imunologijos r munotechnologijos agrindai 3 · pdf fileimunologijos r munotechnologijos...

3IMUNOLOGIJOS IR IMUNOTECHNOLOGIJOS PAGRINDAI

Vytas Tamošiūnas, Ingrida Pumputienė, Raimonda Kvietkauskaitė

2015

LOGIJOS ir TECHNOLOGIJOS

p a g r i n d a i

Vadovėlis

ISBN 978-609-467-104-3 (spausdintas)ISBN 978-9955-34-541-1 (spausdintas)ISBN 978-609-467-105-0 (internetinis)ISBN 978-9955-34-542-8 (internetinis)

© Vytas Tamošiūnas, 2015© Ingrida Pumputienė, 2015

© Raimonda Kvietkauskaitė, 2015© Vytauto Didžiojo universitetas, 2015

© „Versus aureus“ leidykla, 2015

Recenzentai: Dr. Mykolas Mauricas (VMTI Inovatyvios medicinos centras)Prof. habil. dr. Aniolas Sruoga (Vytauto Didžiojo universitetas)Doc. dr. Vytautas Semaška (Lietuvos edukologijos universitetas)

Vadovėlis apsvarstytas ir rekomenduotas išleisti Vytauto Didžiojo universiteto Gamtos mokslų fakulteto tarybos posėdyje 2013 m. vasario 21 d. (protokolo Nr. 2013/01).

Vadovėlio leidyba finansuota VDU klasterio KLIGEN B-08-01 lėšomis.

Leidinio rengėjai dėkoja Ritai Nikitenkienei, Marinai Jefimovai ir Miglei Datkūnaitei už patarimus ir techninį darbą.

UDK 612(075.8) Ta83


Turinys

SanTrumpoS ..........................................................................................................................................................9praTarmĖ ................................................................................................................................................................13

I dalis

I skyrius

1. ImunoLoGIJoS SampraTa1.1. Pirmosios žinios .................................................................................................................................... 151.2. Imunologija ir imunotechnologija pasaulyje ........................................................................... 161.3. Imunologija ir imunotechnologija Lietuvoje ...........................................................................171.4. Imunologijos kryptys ir šakos ........................................................................................................ 18

II skyrius

2. ImunITETo rŪŠYS2.1. Įgimtasis (nespecifinis) imunitetas ............................................................................................... 222.2. Įgytasis (specifinis) imunitetas....................................................................................................... 25

III skyrius

3. ImunInĖ SISTEma: FILoGEnEZĖ Ir onToGEnEZĖ 3.1. Nespecializuota apsaugos sistema .............................................................................................. 293.2. Specializuota apsaugos sistema ................................................................................................... 333.3. Imuninės sistemos filogenezė ....................................................................................................... 343.4. Imuninės sistemos ontogenezė .................................................................................................... 37

IV skyrius

4. ImunInĖS SISTEmoS orGanaI4.1. Limfagyslės ............................................................................................................................................ 424.2. Limfiniai organai ................................................................................................................................ 434.3. Pirminiai (centriniai) limfiniai organai ......................................................................................... 454.4. Antriniai (periferiniai) limfiniai organai ...................................................................................... 474.5. Limfiniai audiniai kituose organuose .......................................................................................... 494.6. Kiti imuninės apsaugos organai .................................................................................................... 50

V skyrius

5. ImunoKompETEnTInĖS LĄSTELĖS 5.1. Imunokompetentinių ląstelių genezė ......................................................................................... 545.2. Kamieninės ląstelės............................................................................................................................ 555.3. Fagocitinės ląstelės ............................................................................................................................ 585.5. T limfocitai ............................................................................................................................................. 645.6. B limfocitai ............................................................................................................................................ 675.7. Bendros T ir B limfocitų savybės ................................................................................................... 725.8. Natūralūs naikintojai, arba NK ląstelės ...................................................................................... 745.9. Antigeną pateikiančios ląstelės ..................................................................................................... 74

6 IMUNOLOGIJOS IR IMUNOTECHNOLOGIJOS PAGRINDAI

VI skyrius

6. ImunInĖS SISTEmoS maKromoLEKuLĖS6.1. Makromolekulės, susijusios su įgimtuoju imunitetu ............................................................. 776.2. Makromolekulės, susijusios su įgytuoju imunitetu ............................................................... 79

VII skyrius

7. anTIGEnaI7.1. Antigenų rūšys ...................................................................................................................................... 827.2. Antigenų savybės ............................................................................................................................... 85

VIII skyrius

8. ImunoGLoBuLInaI (anTIKŪnaI)8.1. Imunoglobulinų struktūra ............................................................................................................... 918.2. Imunoglobulinų genai ...................................................................................................................... 938.3. Imunoglobulinų klasės ir jų savybės .......................................................................................... 98

IX skyrius

9. KompLEmEnTaS9.1. Komplemento sistema ....................................................................................................................1069.2. Komplemento aktyvinimo būdai ..............................................................................................1079.3. Komplemento sistemos reguliavimas ..................................................................................... 1109.4. Komplemento receptoriai .............................................................................................................1119.5. Komplemento sistemos funkcijos .............................................................................................. 112

X skyrius

10. CIToKInaI Ir CHEmoKInaI 10.1. Citokinai ir jų rūšys.......................................................................................................................... 11410.2. Pagrindiniai citokinai: veikimo būdai ir jų funkcijos ........................................................ 11510.3. Citokinų receptoriai ...................................................................................................................... 11910.4. Chemokinai ...................................................................................................................................... 12110.5. Chemokinų receptoriai ...............................................................................................................122

XI skyrius

11. SuKIBImo (aDHEZIJoS) moLEKuLĖS 11.1. Sukibimo (adhezijos) molekulės ir jų rūšys ............................................................................12511.2. Sukibimo (adhezijos) molekulių šeimos.................................................................................12511.3. Leukocitų ekstravazacija .............................................................................................................128

XII skyrius

12. ImunInIS aTSaKaS12.1. Antigeno atpažinimas .................................................................................................................. 13112.2. Antigeno sunaikinimo efektorinės sistemos ......................................................................13412.3. Imuninio atsako reguliavimas .................................................................................................. 135

XIII skyrius

13. ImunInĖS SISTEmoS paKITImaI13.1. Pirminiai pakitimai .......................................................................................................................... 13713.2. Imuniteto nepakankamumas ....................................................................................................14013.3. Imuninės sistemos ligos ...............................................................................................................14313.4. Imuninės sistemos stimuliacija ir gydymas .......................................................................... 147


II dalis

XIV skyrius

14. ImunoTECHnoLoGIJa14.1. Antigenai ............................................................................................................................................ 15114.2. Adjuvantai ......................................................................................................................................... 15214.3. Antikūnai ...........................................................................................................................................154

XV skyrius

15. ImunoLoGInIaI mEToDaI: ImunInIo SErumo TYrImaI

15.1 Agliutinacija ......................................................................................................................................16615.2. Precipitacijos reakcija ..................................................................................................................16715.3. Komplemento sujungimo reakcija .........................................................................................16815.4. Imunofermentinės analizės metodas .................................................................................... 17015.5. ELISPOT metodas ............................................................................................................................ 17415.6. Radioimuninis metodas ............................................................................................................... 17515.7. Imunodifuzija ir jos variantai ......................................................................................................17715.8. Imunoelektroforezė ...................................................................................................................... 17815.9. Imunoblotingas ..............................................................................................................................180

XVI skyrius

16. ImunoLoGInIaI mEToDaI: ImunoKompETEnTInIŲ LĄSTELIŲ TYrImaI

16.1. Rozečių metodas ............................................................................................................................18416.2. Imunofluorescencijos metodas ...............................................................................................18516.3. Tėkmės citometrijos metodas ..................................................................................................18716.4. Elektroninės mikroskopijos metodas ..................................................................................... 191

XVII skyrius

17. TranSpLanTaCIJa 17.1. Transplantato atmetimo reakcijos ............................................................................................19317.2. Imuninės reakcijos prieš transplantatą ...................................................................................19517.3. Ląstelinio atmetimo mechanizmas ..........................................................................................19517.4. Humoralinio atmetimo mechanizmas ...................................................................................196

XVIII skyrius

18. ImunoproFILaKTIKa: SKIEpaI Ir SKIEpIJImaS18.1. Bendros žinios apie skiepus ........................................................................................................19818.2. Skiepų kalendorius ........................................................................................................................19918.3. Dažniausia naudojami skiepai ...................................................................................................200

BaIGIamoSIoS mInTYS ..................................................................................................................................205LITEraTŪra .........................................................................................................................................................207


Ag (antigen) – antigenas

AIDS (acquired immunodeficiency syndrome) – įgytasis imuniteto nepakankamumo sindromas

Ak (antibody) – antikūnas

BaIS (Baltic society for immunology) – Baltijos šalių imunologų draugija

BALT (bronchi-associated lymphoid tissue) – bronchų gleivinės limfinis audinys

BCG (Bacillus Calmette Guerin) – skiepai nuo tuberkuliozės bacilos Calmette Guerin pagrindu

C (complement) – komplementas

CC (β-chemokines subgroup) – β chemokinų pogrupis

CXC (α-chemokines subgroup) – α chemokinų pogrupis

CD (cluster of differentiation) – diferenciacijos antigenas

CFA (colony stimulating factors) – kolonijas stimuliuojantys faktoriai

CNS (central nervous system) – centrinė nervų sistema

ConA (concanavalin A) – konkanavalinas A

CR (complement receptor) – komplemento receptorius

CTLA (Cytotoxic T lymphocyte antigen) – citotoksinių T limfocitų antigenas

Da (dalton) – daltonas – atominės masės vienetas

DNR (deoxyribonucleic acid) – dezoksiribonukleorūgštis

EAACI (European academy of allergy and clinical immunology) – Europos alergologijos ir klinikinės imunologijos akademija

EALT (eye-associated lymphoid tissue) – akių

gleivinės limfinis audinys

EFIS (European federation of immunological

societies) – Europos imunologų draugijų

federacija

ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) –

imunofermentinis tyrimas

Fab (fragment, antigen binding) – antigeną

prijungiantis imunoglobulino fragmentas

Fas (member of the TNF receptor family) – TNF

šeimos receptorius

Fc (fragment, crystalizable) – Fc fragmentas

imunoglobulino molekulėje, išskirtas

kristalizuojant

FcR (Fc receptor) – Fc fragmento receptorius

FITC (fluorescein isothiocyanate) – fluoresceino

izotiocianatas

GALT (gut-associated lymphoid tissue) – žarnyno

gleivinės limfinis audinys

G-CSF (granulocyte colony-stimulating factor) –

granuliocitų kolonijas stimuliuojantis

faktorius

GM-CSF (granulocyte-macrophage colony-

stimulating factor) –

granuliocitų-makrofagų kolonijas

stimuliuojantis faktorius

H-2 (mouse major histocompatibility complex) –

pelių didysis audinių dermės kompleksas

HAT (hypoxanthine, aminopterin, thymidine) –

hipoksantinas, aminopterinas, timidinas

HGPRT (hypoxanthine-guanine-phosphorybosyl

transferase, thymidinkinase) – hipoksantino

guanino fosforibozilo transferazė, timidino

kinazė

Santrumpos


HLA (human leukocyte antigen) – žmonių leukocitų antigenas

Hsp (heat schock proteins) – terminio šoko baltymai

ICAM (intercellular adhesion molecules) – ląstelių sukibimo molekulės

IFN (interferon) – interferonas

Ig (immunoglobulin) – imunoglobulinas

IL (interleukin) – interleukinas

Ir (immune response) – imuninis atsakas

ISCOM (immunostimulating complex) – imunitetą skatinantis kompleksas

ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motif) – imuninės sistemos aktyvinimo receptoriaus gale esanti konservatyvi aminorūgščių seka

ITIM (immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif) – imuninės sistemos slopinimo receptoriaus gale esanti konservatyvi aminorūgščių seka

IUIS (International union of immunological societes) – Tarptautinė imunologų draugijų sąjunga

kDa (kilodalton) – kilodaltonas – atominės masės vienetas

LAD (leukocyte adhesion deficiency) – leukocitų sukibimo nepakankamumas

LALT (larynx-associated lymphoid tissue) – gerklų gleivinės limfinis audinys

LFA (lymphocyte function-associated antigen) – leukocitų funkcinis antigenas

LPS (lipopolysaccharide) – lipopolisacharidas

MAC (membrane attack complex) – komplemento membranos kompleksas

MadCAM (mucosal cell adhesion molecule) – gleivinės ląstelių sukibimo molekulės

MALT (mucosa-associated lymphoid tissue) – gleivinės limfoidinis audinys

M-CSF (macrophage colony-stimulating factor) – makrofagų kolonijas stimuliuojantis faktorius

MEG-CSF (megakaryocyte colony-stimulating factor) – megakariocitų kolonijas stimuliuojantis faktorius

MG (myastenia gravis) – sunkioji miastenija

MHC (major histocompatibility complex) – didysis audinių dermės kompleksas

MIP (macrophage inflammatory protein) – uždegimą skatinantis makrofagų baltymas

NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) – kofermentas nikotinamido adenino dinukleotidas

NALT (nasal-associated lymphoid tissue) – nosies gleivinės limfinis audinys

NK (natural killer) – natūralioji ląstelė naikintoja

PGR (polymerase chain reaction) – polimerazės grandininė reakcija

PECAM (platelet-endothelial cell adhesion molecule) – trombocitų ir endotelio ląstelių sukibimo molekulės

PWM (pokeweed mitogen) – mitogenas, išskirtas iš amerikinės fitolakos

RAG (recombination activating gene) – rekombinaciją aktyvinantys genai

RNR (ribonucleic acid) – ribonukleorūgštis

SALT (skin-associated lymphoid tissue) – odos limfinis audinys

SDS (sodium dodecyl sulphate) – natrio dodecilsulfatas

TC (cytotoxic T lymphocytes) – citotoksinis T limfocitas

TCR (T cell-like receptor) – T ląstelių receptorius

TGF (transforming growth factor) – transformuojantis augimo faktorius

TH (T helper) – T ląstelė pagalbininkė

TIR (Toll-interleukin receptor) – interleukino Toll receptorius

TLR (Toll-like receptor) – Toll baltymo receptorius

TNF (tumour necrosis factor) – naviko nekrozės faktorius

TP (thymopentin) – timopentinas

VALT (vascular-associated lymphoid tissue) –

kraujagyslių limfinis audinys

VCAM (vascular cell adhesion molecule) –

kraujagyslių ląstelių sukibimo molekulės

VEGF (vascular endothelial growth factor) –

kraujagyslių endotelio augimo faktorius


praTarmĖ

Šiandien kiekvienam, ypač besidominčiam biologijos dalykais, būtina suvok-ti, kas yra imunitetas. Toks aktualumas dar labiau padidėja, nes farmacijos, farmacinių kompanijų atstovai (dažniausiai – ne imunologijos specialistai), net gydytojai sergamumą vienomis ar kitomis ligomis paprastai paaiškina ,,susilp nėjusiu imunitetu“. Neretai ir profilaktinės medicinos atstovai (higie-nistai, dietologai ir kt.) nesistengia paaiškinti, kuri gi imuniteto grandis su-silpnėjusi? Suprantama, kad ne visi gali suvokti imuniteto susidarymą, tuo labiau – ištirti jį specializuotose laboratorijose. Galima teigti, kad visavertis žmogaus gyvenimas, žinoma, atsižvelgiant į amžių, mitybą, fizinį krūvį, stresą, neturi negrįžtamai paveikti konkrečios imuninės sistemos grandies ir negali išsivystyti vadinamasis ,,susilpnėjęs imunitetas“.

Tokiu būdu net minimalus supratimas apie imuninę sistemą gali daug pasakyti apie imunitetą, ypač esant imuniteto nepakankamumui ar sergant imuninės sistemos ligomis.

Šioje knygoje bus kalbama apie svarbiausius imuninės sistemos forma-vimosi etapus, imuniteto komponentus ir veikimo mechanizmus, apžvelgia-mos imuninės sistemos ligos, transplantacijos imunologiniai pagrindai, orga-nizmo apsaugos (skiepų) veikimo mechanizmai.

Jau motinos įsčiose vaisius įgyja pirmųjų apsaugos požymių. Tuomet ir pradeda vystytis įgimtasis imunitetas, o vienos ar kitos grandies nebuvimas ar nutrūkimas sukelia įvairius imuninius sindromus, patologijas ar net imuni-nės sistemos ligas, apie kurias trumpai bus rašoma.

Ne visi žino, kas sudaro imuninę sistemą (pvz., ar skiriasi ši sistema vaiko ir suaugusio žmogaus organizme). Ar visi imuninės sistemos organai reika-lingi suaugusiam žmogui? Pagaliau, kada imuninė sistema galutinai subręsta ar susilpnėja? Kaip nustatyti, kokius diagnostinius metodus taikyti imuninei būklei įvertinti?

Iki šiol neaišku, kas yra antigenas, kuris sukelia antikūnų gamybą, ir ar vi-suomet ją sukelia? Kokiomis savybėmis pasižymi antigenai? Ar skiriasi antige-nai ir alergenai? Kokias ligas jie sukelia ir pan.?

Daug klausimų kyla ir dėl ląstelių dalyvavimo. Egzistuoja dvi nuomonės: imuninį atsaką gali sukelti tik specializuotos imuniteto ląstelės (makrofagai, limfocitai, plazminės ir kt.); atsake netiesiogiai dalyvauja visos kraujo ląstelės. Kalbant apie ląsteles, dažnai kyla klausimas, ar jos ,,atsimena“ ligos sukėlėją. Žinoma, į šį klausimą atsakyti nesunku, nes tuo paremtas vakcinacijos (skie-pų) būtinumas kūdikystėje ar vaikystėje. Kartais vakcinuojami ir suaugę žmo-nės, jeigu jie keliauja į tam tikrų užkrečiamųjų ligų paplitimo regionus.


Ar pakanka organizmo apsaugai tik ląstelių? Žinoma, kad nepakanka – imuninės sistemos darbe dalyvauja ir kiti komponentai: komplemento balty-mai, sukibimo (adhezijos) molekulės, imunoglobulinai (antikūnai), citokinai ir chemokinai (populiariai dar vadinami ,,molekuliniais kurjeriais“) ir kitos imu-nitetui susidaryti reikalingos molekulės.

Vis dėlto, ar imunitetas susidaro visais atvejais? Svetimą medžiagą orga-nizmas gali toleruoti arba ją atsakyti. Pasirodo, tolerancija ir atsakas labai įvairūs ir, norint juos aprašyti, reikia gerai žinoti jų susidarymo mechanizmus. Pvz., tam, kad būtų persodintas vienas ar kitas organas, reikia gerai pažinti tiek recipiento, tiek donoro imuninę sistemą, žinoti „atmetimo“ reakcijos me-chanizmus.

Turint minimalių imunologijos žinių, galima suvokti ir imunotechnologijos pagrindus.

Imunologijos metodų kompleksas leidžia įvertinti imuninės sistemos bū-klę, nustatyti ligą, parinkti donorus ir kt., bet tam reikia imunologų specialis-tų, imunologijos laboratorijų ir atskiros įrangos.

Regis, ne vienam rūpi, ypač šiais naujųjų technologijų laikais, ar galima imunologijos principus panaudoti kuriant naujas technologijas? Vienareikš-miškai. Šie principai buvo naudojami jau seniai, kai buvo gautos pirmosios vakcinos, imuniniai serumai ir kt., o dabar šiuos principus naudoja imuno-technologai, ruošdami vakcinas, gamindami monokloninius ir polikloninius antikūnus, citokinus ir kitus imunologinius produktus.

Pateiktoje pratarmėje iškelta daug imunologijos problemų, kurios bus ap-tartos šioje knygoje.

Knyga skirta biomedicinos mokslus studijuojantiems studentams, ma-gistrantams, doktorantams, taip pat visiems, kurie domisi biologija ar siekia supras ti imuniteto susidarymą, funkcijas ir galimybes.

Autoriai

15I DalIs

I dalis

I skyrius

1. ImunoLoGIJoS SampraTa

1.1. pirmosios žinios

Dabar daugelis žino, kad imunologija – mokslas apie imunitetą, kitaip tariant, apie žinduolių organizmo apsaugą, gebėjimą atpažinti svetimas medžiagas, jas neutralizuoti ir pašalinti iš organizmo. Terminas ,,imunitetas“ (lot. immu-nis – neimlus) biologijoje vartojamas įvairiais atvejais:

• organizmo neimlumas infekciniams ir neinfekciniams veiksniams ar ki-toms svetimoms medžiagoms, turinčioms antigeninių savybių, t. y. imu-ninės sistemos atpažįstamų kaip organizmui „svetimų“ medžiagų – anti-genų;

• organizmo apsaugos būdas, kurio pagrindinė užduotis – išsaugoti vidinę homeostazę, apginti nuo visko, kas jam genetiškai svetima;

• gebėjimas atpažinti, neutralizuoti ir pašalinti iš organizmo genetiškai svetimas struktūras (įvairius biopolimerus, virusus, bakterijas, parazitus, transformuotas bei infekuotas ląsteles), aišku, siekiant išsaugoti organiz-mą. Žinoma, šioms užduotims vykdyti gali būti naudojami ir kiti būdai.

Šiuolaikinė imunologija, kaip atskira mokslo šaka, susiformavo tik XIX a. antroje pusėje. Iki tol imunologija buvo mikrobiologijos, fiziologijos ir infek-cinių ligų taikomoji mokslo šaka. Imunologijos pasiekimų taikymas iki šiol susijęs su medicina, farmacija, veterinarija, biotechnologija ir kitomis mokslo šakomis.

Užuominų apie organizmo apsaugą randama egiptiečių, kinų, indų ir kitų Rytų šalių atstovų, gyvenusių keletą tūkstančių metų prieš mūsų erą, raštuo-se. Dažnos ligų epidemijos padėjo žmonėms suvokti kai kuriuos dėsningu-mus: ne visi žmonės per epidemijas susirgdavo; persirgusieji ir pasveikusieji antrą kartą ta pačia liga nesusirgdavo (,,atsimindavo“ ligos sukėlėją) – susida-rydavo antikūnai ir specialios ląstelės. Jau XI a. Kinijoje buvo kovojama su rau-pais, įpurškiant į sveiko žmogaus nosį išdžiovinto, sergančio raupais pūslelių


turinio. Indijoje žmonės rinkdavo sergančiųjų raupais pūlius ar pūslelių me-džiagą ir ją sveikiesiems įtrindavo į įbrėžtą odą. Persijoje panašios procedūros buvo atliekamos pirtyse.

1721 m. ponia m. W. montagu į Didžiąją Britaniją iš Turkijos atvežė šios procedūros principą – varioliacijos (lot. variola – raupai) metodą. Šis metodas greitai paplito ir kitose Europos šalyse, taip pat ir Lietuvoje (D. Adomaitienė ir kt., 2001).

Lietuvoje pirmosios imunologijos žinios (1785–1905 m.) siejamos su Vil-niaus universiteto profesoriais, kurie, skaitydami bendrosios higienos, chirur-gijos ir patologijos paskaitas, jau kalbėjo apie varioliacijos metodą.

1.2. Imunologija ir imunotechnologija pasaulyje

Į Didžiąją Britaniją atsivežtas skiepijimo būdas buvo taikomas neilgai, nes, ne-teisingai jį naudojant, kartais kildavo epidemijos. 1798 m. E. Jenner (Didžio-ji Britanija) bandymais įrodė, kad žmogų skiepijant karvės raupų medžiaga galima jį apsaugoti nuo tikrųjų raupų. Šis metodas pavadintas vakcinacija, arba skiepijimu. 1880 m. L. pasteur (Prancūzija) sukūrė bendruosius skiepi-jimo principus, pagamino skiepus nuo juodligės, raudonligės, pasiutligės. I. metchnikoff (Rusija) 1884 m. paskelbė ląstelinę imuniteto teoriją ir tvirtino, kad fagozitozė padeda organizmui gintis nuo infekcijos. p. Ehrlich (1897 m., Vokietija) teigė, kad organizmui apsisaugoti nuo infekcijos didelę reikšmę turi humoraliniai (susiję su krauju, limfa ar kitais biologiniais skysčiais) kraujo se-rumo veiksniai. Šie teiginiai pagrindė humoralinio imuniteto teoriją. 1890 m. E. a. Behring (Vokietija) ir Sh. Kitasato (Japonija) sukūrė difterijos ir stabli-gės imuninius serumus. Jų darbai padėjo atsirasti naujai imunologijos šakai – seroterapijai (imunoterapijai ir imunoprofilaktikai). K. Landsteiner (Austrija) 1900 m. aprašė žmogaus eritrocitų izoantigenus – atrado žmogaus kraujo grupes. J. Bordet (1901 m., Belgija) įrodė, kad imuninę hemolizę (eritrocitų irimą) gali sukelti antikūnai prieš eritrocitus ir komplementas. Ši komple-mento sujungimo reakcija buvo pritaikyta infekcinėms ligoms diagnozuoti. 1953 m. p. B. medawar (Didžioji Britanija) ir m. Hašek (Čekija) atrado imuni-nės tolerancijos reiškinį. 1959 m. F. m. Burnet (Australija) sukūrė įgytojo imu-niteto kloninės atrankos teoriją. Šios teorijos principai buvo taikomi perso-dinant ląsteles, audinius ar organus. Ląstelinės imunologijos pradininkas yra J. miller (Australija), kuris nustatė, kad imuniteto susidarymą lemia atskiros ląstelių populiacijos. T limfocitai lemia ląstelinį imunitetą, o B limfocitai – hu-moralinį imunitetą. Pradėjus taikyti fizikinius, cheminius, biocheminius tyri-mo metodus susiformavo imunologijos šaka – imunochemija. G. m. Edelman (JAV) ir r. r. porter (Didžioji Britanija) išaiškino imunoglobulinų cheminę

17I DalIs

struktūrą (1972 m.). 1980 m. buvo atrastas didysis audinių dermės komplek-sas ir žmogaus leukocitų antigenai (G. D. Snell, JAV; J. B. Dausset, Prancūzija; B. Benacerraf, JAV). 1984 m. C. milstein (Didžioji Britanija) ir G. F. Köhler (Vokietija) sukūrė monokloninių antikūnų gavimo technologiją, n. K. Jerne (Danija) – imunoreguliacijos, 1987 m. S. Tonegava (Japonija) – antikūnų sin-tezės genetinės įvairovės teoriją. 1996 m. p. C. Doherty, r. m. Zinkernagel (Šveicarija) atrado ląstelinio imuniteto specifiškumą. Imunologijos srityje už svarbius atradimus mokslininkai gavo daugiau nei 20 Nobelio premijų.

1.3. Imunologija ir imunotechnologija Lietuvoje

J. Briotet (1785 m.) skiepijo žmones nuo raupų, dėstė chirurgijos kursą Vil-niaus universitete, kur skaitė paskaitas apie varioliaciją. a. Becu (1802 m.) buvo nuvykęs tobulintis į Didžiąją Britaniją pas E. Jenner ir 1803 m. išleido monografiją Apie vakcinaciją arba vadinamuosius karvių raupus. 1808–1831 m. Vilniuje veikė J. Frank ir a. Becu įsteigtas Vakcinacijos institutas. 1897 m. Vil-niuje gydytojo V. Orlovskio iniciatyva įkurta Pastero stotis, kurioje buvo ga-minami skiepai, skiepijama nuo pasiutligės, atliekami moksliniai stebėjimai. a. Jurgeliūno iniciatyva 1918 m. Kaune įsteigtas Higienos institutas, veikęs iki 1940 metų. Jame buvo atliekami serologiniai tyrimai, gaminami raupų, pasiu-tligės skiepai, skiepijami žmonės. 1933–1946 m. Kaune veikė Serologijos (iki 1938 m. Bakteriologijos) institutas, kuriame gaminti antitoksiniai difterijos ir stabligės imuniniai serumai, skiepai nuo vidurių šiltinės.

1939 m. V. Girdzijauskas pirmasis apgynė medicinos daktaro disertaciją iš imunologijos srities. Jis laikomas medicininės imunologijos pradininku Lietuvo-je. Nuo 1970 m. imunologiniai tyrimai daugiausia buvo atliekami Imunologijos, Eksperimentinės ir klinikinės medicinos, Biochemijos, Biotechnologijos, Ekolo-gijos institutuose, Lietuvos AIDS centre, Vilniaus universitete, Kauno medicinos universitete, Lietuvos veterinarijos akademijoje, kituose institutuose ir kliniko-se. Tiriamas imuninis atpažinimas (n. Janulevičiūtė, I. pumputienė), vietinis imunitetas (a. Kondrotas), imunogenezės reguliacija (I. Dumalakienė, V. Ta-mošiūnas), imunitetas, susirgus vėžinėmis ligomis (E. moncevičiūtė-Erin-gienė, D. Characiejus, V. pašukonienė), imunobiotechnologiniai procesai (a. Žvirblienė, m. mauricas, I. Girkontaitė), ekologinės imunologijos ypatu-mai ir jų modeliavimas (J. ačaitė, I. Jonauskienė), transplantacinis imunitetas (n. Šekštelienė, L. r. pikelytė, r. malickaitė, T. rainienė), retrovirusinis imu-nitetas (a. Laiškonis, S. Čaplinskas), reprodukcinė imunologija (a. Eidukaitė), užkrečiamųjų ligų diagnostika ir imunoprofilaktika (a. ambrozaitis, V. uso-nis, B. morkūnas), imunogenetika (a. Sruoga), gyvūnų ir paukščių imunitetas (p. Sadauskas, J. pieškus, a. Šiaurys).

I skyrIus


Imunologijos ir imunotechnologijos tema išleista nemažai vadovėlių bei monografijų: A. Svičiulis, V. Vaičiuvėnas ir B. Tilindis Imunologija (1989); V. Ta-mošiūnas Molekulinės imunologijos ir imunochemijos pagrindai (1991); A. Kon-drotas, J. Pieškus Vietinis imunitetas (1998); G. Mikalauskienė, J. Pieškus Imuno-logijos praktikos darbai (1999); J. Pieškus, A. Šiaurys Paukščių imunitetas (2000); J. Pieškus Veterinarinės imunologijos pagrindai (2001); D. Adomaitienė, N. Janu-levičiūtė, R. Kazakevičius ir V. Vaičiuvėnas Klinikinės imunologijos įvadas (2001); I. Girkontaitė, R. Kvietkauskaitė, V. Valčeckienė, N. Gerasimčik Imunotechnolo-gija (2008).

Nuo 1991 m. veikia Lietuvos imunologų draugija, nuo 1991 m. – Baltijos šalių (Lietuva, Latvija, Estija) imunologų draugijų asociacija (BAIS), priklausan-ti Europos (EFIS) ir Pasaulio (IUIS) imunologų draugijoms (1992).

Šiuolaikinė imunologija ir imunotechnologija vystėsi lygiagrečiai su kito-mis mokslo šakomis, papildydamos vienos kitas. Per visą savo egzistavimo lai-ką imunologija ir imunotechnologija sėkmingai naudodavo kitų biologinės ir technologinės krypčių mokslo šakų pasiekimus bei atradimus, ypač žmogaus fiziologijos, biochemijos, molekulinės biologijos ir biotechnologijos srityse. Sparčiai vystantis inžinerijai, elektronikai, informacinėms technologijoms bei vykstant šių sričių integracijai į biomediciną, atsirado naujų technologijų, pa-tobulėjo senieji tyrimo metodai, todėl imunologijos neįmanoma įsivaizduoti be šiuolaikinių besivystančių imunotechnologijų.

1.4. Imunologijos kryptys ir šakos

Plačiąja prasme imunologija – mokslas apie imunitetą, nagrinėjantis sudėtin-gus procesus, į organizmą patekus svetimoms medžiagoms – antigenams, ta-čiau būtina smulkiau aprašyti ir imunologijos šakas, nurodyti tyrimų kryptis, specifiškumą, rezultatus (1 lent.).

Viena iš artimiausių imunologijos šakų – alergologija, nes alergijų išsivys-tymą lemia imuniniai mechanizmai, kurie pasireiškia padidėjusiu jautrumu kai kuriems atskiriems produktams, vaistams ir aplinkos veiksniams. Alergija gali būti nulemta antikūnų ir imunokompetentinių ląstelių. Daugeliu atvejų antikūnai, sukeliantys alergines reakcijas, priklauso IgE izotipui. Kai kuriais alergijų atvejais, pavyzdžiui, sergant alerginiu kontaktiniu dermatitu, odos uždegimas atsiranda dėl padidėjusio tam tikros rūšies imunokompetentinių ląstelių (limfocitų) aktyvumo.

Imunochemija – imunologijos šaka, tirianti antigenų ir antikūnų biosin-tezę, struktūrą, tarpusavio sąveiką. Trumpai tariant, ši mokslo šaka nagrinėja cheminius imuniteto procesus: antigenų, antikūnų, komplemento kompo-nentų, citokinų, didžiojo audinių dermės komplekso, sukibimo (adhezijos)

19I DalIs

molekulių sandarą ir prigimtį, imunokompetentinių ląstelių augimą ir brendi-mą, stimuliuojančių veiksnių cheminę sudėtį, struktūrinę organizaciją. Dabar imunochemija dažniausiai vadinama molekuline imunologija, nes padeda suvokti imuniteto susidarymo molekulinius mechanizmus.

Imunogenetika kaip atskira imunologijos šaka tiria antigenų specifišku-mo, paveldėjimo dėsnius, genetinių mechanizmų reikšmę imuninėms reakci-joms, antikūnų sintezės įvairovės genetinius mechanizmus, nagrinėja klonų selekcijos ir kitų imuniteto teorijų pagrindus. Praktikoje imunogenetikos prin-cipai naudojami nustatant kraujo grupes, transplantacinių antigenų tapaty-bę, parenkant donorus ar recipientus organams bei audiniams persodinti.

Imunomorfologija – viena iš imunologijos šakų, tirianti imuninės siste-mos bei jos komponentų morfologiją, naudojanti anatomijos, histologijos ir citologijos metodus. Ši imunologijos šaka tiria imuninės sistemos organų formą, dydį ir struktūrą, atsiribodama nuo jų funkcijų. Imunomorfologija na-grinėja limfinio audinio formavimosi, struktūros ir organų susidarymo morfo-logines savybes ontogenetinio ir filogenetinio vystymosi periodais.

Viena iš medicinos ar veterinarijos plačiai naudojamų imunologijos šakų – imunodiagnostika, t. y. organizmo būklės ar ligos nustatymo metodas, pagrįstas antigeno ir antikūno sąveikos principais. Ligos diagnozuojamos, nustatant antigenus ar jiems būdingus specifinius antikūnus, kurių randa-ma kraujo serume ar kituose biologiniuose skysčiuose (seilėse, piene, šlapi-me ir kt.). Galima išskirti ir nustatyti pačius ligos sukėlėjus – mikrobus, virusus parazitus ir t. t. Pagrindiniai imunodiagnostikos metodai: agliutinacija, preci-pitacija, komplimento sujungimo reakcija, imunodifuzija, imunofluorescenci-ja, radioimuninė analizė, imunofermentinė analizė, imunoblotingas.

Dar viena imunologijos šaka – imunofarmakologija, kuri tiria vaistų po-veikį imuninei sistemai. Yra trys pagrindinės kryptys: imunologinių metodų pa-naudojimas farmakologiniuose tyrimuose; vaistų įtakos imuniniams procesams tyrimai; vaistų veikimo mechanizmų, susijusių su imunine sistema, tyrimai.

Dažnai nustatomi imunopatologiniai sutrikimai, kurie išsivysto dėl įvai-rių pažeidimų ar net ligų, bet būdingi imuninei sistemai. Tipiškos ligos, at-sirandančios dėl imuninių kompleksų (antigeno ir antikūno sąveikos metu susidarantis darinys) formavimosi. Šioms ligoms priskiriamas reumatoidinis artritas, sisteminė raudonoji vilkligė, bakterinis endokarditas, odos kraujagys-lių uždegimas. Dažnai pasitaiko ir kitų autoimuninių ligų: hemolizinė nauja-gimių anemija, trombocitopenija, Adisono (antinksčių žievės funkcijos nepa-kankamumas), sunkioji miastenija (raumenų silpnumas). Patekę į organizmą retrovirusai sukelia imuniteto nepakankamumą, ypač įgyto imunodeficito (AIDS) atveju. Imuninės sistemos pažeidimai (imunopatologija) lemia infek-cinių, navikinių ir kitų ligų vystymąsi, o atsiradusios ligos sutrikdo imuninės sistemos funkcijas ir pusiausvyrą.

I skyrIus


Imunotechnologija labai artima biotechnologijai, kai biologinei gamy-bai panaudojami ne mikroorganizmai, fermentai ir kt., o imuninė sistema ar atskiri jos elementai, skirti imuninės sistemos produktams gauti, jų savybėms nustatyti bei panaudoti.

Šalia cheminių medžiagų dažnai naudojami biologinės imuninės kilmės vaistai. Imunoterapija – tai ligų gydymas imuniniais preparatais (serumais, vakcinomis, imunoglobulinais (antikūnais)) ir kitomis imunitetą skatinančio-mis medžiagomis. Nustatyta, kad efektyviausia gydomos užkrečiamos ligos, kai kurios neužkrečiamos ligos, sunkūs nudegimai.

Infekcijos metu į organizmą pakliūna ir ligos sukėlėjų (bakterijų, virusų, parazitų ir kt.), kurie ne tik sukelia ligą, bet veikia visas imuninės sistemos grandis. Šiuos imuninės sistemos pokyčius infekcijos metu tiria atskira imu-nologijos šaka – infekcinė imunologija.

Norint išvengti užkrečiamųjų ligų, ypač jų epidemijų, kūdikystėje ir vai-kystėje arba keliaujant į kai kurias šalis, būtina imunoprofilaktika – apsisau-gojimas nuo užkrečiamų ligų skiepais (vakcinomis).

Taigi imunologija plačiąja prasme yra mokslas apie sudėtingus imunite-to susidarymo mechanizmus. Žinoma, imunologijos ir jos atskirų krypčių bei šakų pasiekimai tampriai susiję su kitų mokslų laimėjimais. Nuo šių laimėjimų priklauso imunologinių tyrimų metodai, gautos informacijos apimtis, paga-liau, ir mūsų žinios apie imunitetą.

1 lentelė. Imunologijos šakos

Imunologijos šakos Tiria

Alergologija Padidėjęs jautrumas (alerginės reakcijos maistui, vaistams, aplinkai)

Imunodiagnostika Organizmo būklės įvertinimo ir ligų nustatymo imunologiniai metodai

Imunofarmakologija Farmacinių preparatų (vaistų) poveikis imuninei sistemai

Imunogenetika Antigenų paveldėjimo dėsniai, genetinių mechanizmų reikšmė imuninėms reakcijoms

Infekcinė imunologija Ligos sukėlėjų nustatymas ir poveikis imuninei sistemai

Imunomorfologija Imuninės sistemos organų forma, dydis ir struktūra

Imunopatologija Būdingi imuninei sistemai sutrikimai ir pažeidimai

Imunoprofilaktika Apsisaugojimas nuo užkrečiamų ligų skiepais (vakcinomis)

Imunotechnologija Imuninės sistemos veikimo principai biologiniams preparatams gauti

Imunoterapija Ligų gydymas imuniniais preparatais

Molekulinė imunologija (imunochemija) Imuniteto susidarymo molekuliniai mechanizmai

21I DalIs

SANTRAUKA

• Šiuolaikinė imunologija, kaip atskira mokslo šaka, susiformavo XIX a. antroje pusėje. Iki tol imuno-logija buvo mikrobiologijos, fiziologijos ir infekcinių ligų taikomoji mokslo šaka.

• Imunologija – atskiras mokslas apie imunitetą, kuris apsaugo organizmą, sugeba atpažinti sveti-mas medžiagas (taip pat ir ligų sukėlėjus), jas neutralizuoti ir pašalinti iš organizmo.

• Imunologija ir imunotechnologija vystėsi lygiagrečiai su kitomis mokslo šakomis, papildydamos viena kitą, sėkmingai naudojo biologijos ir technologinius pasiekimus, ypač fiziologijos, genetikos, biochemijos, molekulinės biologijos ir biotechnologijos srityse.

• Atsirado nauji tikslai ir siauresnės imunologijos kryptys: alergologija (nagrinėja padidėjusį jautru-mą vaistams, aplinkai, maistui); imunodiagnostika (susijusi su organizmo imuninės būklės įvertini-mu, ligų nustatymu imunologiniais metodais); imunofarmakologija (tiria vaistų poveikį imuninei sistemai bei imuniniams procesams); imunochemija (tyrinėja imuninių reakcijų cheminius pagrin-dus); imunogenetika (nagrinėja antigenų, imunoglobulinų, receptorių ir kitų imuninės sistemos molekulių genus, paveldėjimo dėsnius); infekcinė imunologija (tiria imuninės sistemos pažeidimus infekcijos metu); imunomorfologija (nagrinėja limfinių audinių ar organų formavimosi laiką, struk-tūros ir morfologines savybes ontogenetinio ir filogenetinio vystymosi metu); imunopatologija (nagrinėja imuninės sistemos sutrikimus ir pažeidimus); neuroimunologija (nagrinėja ryšius tarp nervų ir imuninės sistemos normos ir patologijos atvejais bei šios sąveikos įtaką organizmui); mole-kulinė imunologija (tiria molekulinius imuniteto susidarymo mechanizmus).

• Nauja imunologijos kryptis – imunotechnogija naudoja imunologinius metodus ir imuninės sis-temos komponentus pramoniniu būdu gaminant imuninius produktus, kurie gali būti ir imuninės sistemos pakaitalais.

• Imunoterapijos uždavinys – imuniteto nepakankamumo ar imuninės sistemos ligų gydymas imu-niniais preparatais. Norint išvengti užkrečiamųjų ligų kūdikystėje, vaikystėje ar atsidūrus kituose žemynuose, yra būtina imunoprofilaktika, t. y. apsisaugojimas nuo užkrečiamų ligų skiepais (vak-cinomis).

• Lietuvoje pirmosios imunologijos žinios (1785–1805 m.) siejamos su Vilniaus universiteto profe-soriais J. Briotet, A. Beku, J. Franku, kurie skaitydami paskaitas kalbėjo apie skiepijimą nuo raupų, parašė pirmas monografijas, įsteigė Vakcinacijos institutą. Dabartinės imunologijos pradininku laikomas profesorius V. Girdzijauskas, kuris 1939 m. apgynė medicinos daktaro disertaciją. Joje nagrinėjo endokrininės sistemos liaukų įtaką agliutininams susidaryti. 1922 m., skaitydamas medi-cininės mikrobiologijos kursą, profesorius A. Jurgeliūnas dėstė infekcinę imunologiją, 1918 m. įkūrė Kauno valstybinį higienos institutą.

• Šiuo metu imunologijos kursai (priklausomai nuo universitetų specializacijos) skaitomi Vilniaus, Lietuvos sveikatos mokslų, Vytauto Didžiojo, Gedimino technikos, Lietuvos edukologijos universi-tetuose.

I skyrIus

Tamošiūnas, Vytas; pumputienė, Ingrida; Kvietkauskaitė, raimondaImunologijos ir imunotechnologijos pagrindai. Vadovėlis / Vytas Tamo-šiūnas, Ingrida Pumputienė, Raimonda Kvietkauskaitė. – Kaunas: Vytauto Didžiojo universitetas; Vilnius: Versus aureus, 2015. – 208 p.: iliustr., pav., bibliogr.

ISBN 978-609-467-104-3 (spausdintas)ISBN 978-9955-34-541-1 (spausdintas)ISBN 978-609-467-105-0 (internetinis)ISBN 978-9955-34-542-8 (internetinis)

Knygos pradžioje supažindinama su imuniteto tyrimo istorija, vystymosi dėsningumais, skirtingomis jo formomis, pagrindiniais imuniteto elementais. Atskirose dalyse aptariamos imunokompetentinės ląstelės, jų antigenai, receptoriai. Daug dėmesio skirta įvairioms molekulėms (antigenams, antikūnams, citokinams ir kt.), dalyvaujančioms imuninėse reakcijose.

Imunotechnologijos ir kitų mokslų vystymasis ne tik padėjo suprasti imuniteto susidarymo ypatumus, bet ir atvėrė galimybę gauti imunologinių produktų (vakcinų, serumų, antigenų, antikūnų ir kt.). Jau seniai žinoma, kad imunologinių produktų gavimas ir panaudojimas yra susijęs su ligų profilaktika, tačiau dabar daug giliau suvokiama jų taikymo esmė ir dėsningumai. Šiame vadovėlyje medžiaga išdėstyta skyriais, kurie baigiasi trumpa santrauka, atspindinčia svarbiausius pasiekimus toje srityje.

Knyga skirta biomedicinos mokslus studijuojantiems studentams, magistrantams, doktorantams, taip pat tiems, kurie domisi biologija ar siekia suprasti, kaip susidaro imunitetas, jo funkcijas ir galimybes.

UDK 612(075.8)

Vytas Tamošiūnas, Ingrida Pumputienė, Raimonda KvietkauskaitėImunologijos ir imunotechnologijos pagrindai

Redaktorė Agnė BolytėDailininkas maketuotojas Rimantas Tumasonis

2015 03 06. Tiražas 300 egz. Užsakymo Nr. K14-103.

Išleido:

Vytauto Didžiojo universitetasK. Donelaičio g. 58, LT-44248 Kaunaswww.vdu.lt | [email protected]

„Versus aureus“ leidyklaRūdninkų g. 10, LT-01135 Vilniuswww.versus.lt | [email protected]

Ta83

imunologijos r munotechnologijos agrindai 3 · pdf fileimunologijos r munotechnologijos...

Documents