Основы ветеринарной патогенетики

Патогенетика – это наука, которая изучает генетические отличия животных и роль наследственности в этиологии и патогенезе разных болезней; наука о гигиене наследственности и генетической профилактике.

Генетическая гигиена (гигиена наследственности, генетическая профилактика) занимается предотвращением передачи патологических генов из поколения в поколение и распространением их в популяции, то есть препятствует образованию наследственных заболеваний у сельскохозяйственных животных.

Наследственная патология – это генетика, обращенная к ветеринарной практике и поэтому основанная на принципах общей генетики. Врач ветеринарной медицины должен уметь путем сочетания ветеринарных, генетических и генетико-статистических методов диагностировать наследственные аномалии и наследственное предрасположение животного, оценить их значение, наметить пути борьбы с ними, а также контролировать генетическое благополучие популяции, крупных стад, племенных линий и поголовья производителей.

В популяции устанавливаются средние частоты аномалий (пороков развития). Зитман (1964) зарегистрировал в двух стадах джерсейской породы удвоение шейки матки с частотой 36,8 и 26,1%, а Рикк (1971) упоминает о хозяйствах, где гибель жеребят из-за атрезии ануса достигает 12,5 и 55%. Частота аномалий у человека находится между 10% и 2,3% (Фрейе,1963).

Генетическая аномалия - это отклонение от нормы, связанное с нарушением генетического аппарата. Различают породные аномалии и наследственные патологии (генетически обусловленные болезни и генетическую недостаточность). Породные аномалии, или аномалии, обусловленные методами разведения, представляют собой отклонения от существующего породного типа (например, фактор красной окраски у черно-пестрого скота).

Понятия «здоровье» и «болезнь» охватывают различные формы существования организмов в окружающей их среде, в основе которых лежит различная способность этих организмов адаптироваться к определенным условиям. Организм считается здоровым до тех пор, пока присущая ему способность к адаптации обеспечивает нормальное его существование в изменяющихся условиях окружающей среды, пока его существование и развитие сохраняют типичные для него черты и пока патогенные воздействия компенсируются таким образом, что общие взаимоотношения организма со средой не нарушаются (Летер, 1967). Организм находится в состоянии болезни, когда патологический процесс и его влияние достигают такой степени, что в патологию вовлекается весь организм или его часть и типичная реактивная способность последнего по отношению к окружающей среде оказывается серьезно нарушенной.

Если в результате порока развития организм оказывается измененным в очень сильной степени, то говорят об уродствах. Уроды – это организмы со значительными отклонениями от нормы в строении и функции органов с грубыми морфологическими изменениями структур клеток и тканей, которые возникают в процессе эмбрионального развития организма.

Фенокопии – это ненаследственные уроды, которые могут быть похожи на наследственных.

Виды болезней

- наследственные – это заболевания, возникающие в результате мутаций одного или нескольких генов (рак, лейкозы, уродства);

- наследственно - средовые (эндогенно-экзогенные) – это заболевания, возникающие в результате степени генетической обусловленности адаптационной реактивности организма и силы воздействия факторов среды;

- средовые (экзогенные) – выявляются лишь при воздействии определенных условий внешней среды (ожоги, травмы, хирургические болезни).

Этиология и патогенез были выяснены лишь для экзогенных болезней и частично для наследственных болезней. Для наследственно-средовых болезней этиология известна в общих чертах, патогенез же вовсе не выяснен.

Разберем этиологию наследственных заболеваний.

Принято различать форму уродства – формальный генез и причину его возникновения – каузальный генез.

Формальный генез:

1. Уродства, связанные с избыточностью.

2.  Уродства, связанные с недостаточностью.

3. Дистопия.

К уродствам, связанным с избыточностью, относятся те, которые обусловлены усилением процесса образования отдельных частей тела или всего тела в целом, например случаи закладки лишних частей тела. Связанные симметричные удвоения (Duplicitas completa) могут быть полными и неполными. Для полных симметричных удвоений характерно наличие двух отдельных осей тела (позвоночников), которые оказываются сросшимися в области черепа (цефалопагус), груди (торакопагус), или в эпигастральной области (омфалопагус). Известно уродство, при котором развиваются два лицевых зачатка, обращенных в разные стороны, так называемая голова Януса. Описаны, кроме того, следующие формы: ксифопагус (сращение в области мечевидного отростка), илиопагус (омфалопагус с сообщающимися брюшными полостями) и пигопагус (сращение в области крестцовой кости). К неполным симметричным удвоениям относятся: удвоение лица (дипрозопус), головы (дицефалюс) и другиз, расположенных каудальнее областей тела. Крайним случаем является ишиопагус, у которого сращение касается лишь области таза (дипигус). Фотографии этих уродств подробно представлены в книге Визнера Э., Виллера З.(1979).

Встречаются свободные ассиметричные удвоения, крайним выражением которых может быть наличие наряду с правильно сформированной особью резко измененного близнецового партнера. В качестве причин возникновения такого уродства считают кислородную недостаточность. Герцог и Рикк (1969) обнаружили в таких случаях хромосомные аномалии (большая А₁ и очень маленькая Е₃₀, непарная акроцентрическая хромосома, 2п=56+А₁+Е₃₀+XY).

Уродства, связанные с недостаточностью, обусловлены закладкой меньшего числа соответствующих частей тела или остановкой процесса развития (Фрей, 1955). Карликовость (наносомия) относится к уродствам, связанным с недостаточностью процесса развития, касающейся всего тела в целом. Они возникают часто в результате неполного закрытия эмбриональных щелей (уродства, связанные с задержкой развития). В развитии центральной нервной системы и костных элементов, образующих ее защитный покров, различают такие дефекты, как ацефалия и микроцефалия – отсутствие или необычно малые размеры черепа; краниошиз – несмыкание краев мозговой борозды; анэецефалия – уродство, связанное с частичным или полным отсутствием мозга; ариненцефалия – отсутствие обонятельного мозга и недоразвитие носа; циклопия (синофтальмия) – частичное или полное слияние глазных зачатков; анофтальмия – полное отсутствие зачатка глазного яблока. К дефектам развития головы относят апрозопию (отсутствие лица), хейлошиз (заячья губа), палатошиз (волчья пасть). Уродства конечностей проявляются в виде амелий, полного отсутствия конечностей, абрахии – отсутствия передних или аподии – задних конечностей. Укорочение конечностей получило название микромелии. При фокомелии отсутствуют средние части конечностей, поэтому фаланги отходят непосредственно от плеча или бедрп. При адактилии или перодактилии отмечается недоразвитый фаланг. Слияние задних конечностей называется симподией, слияние фаланг – синдактилией (увеличение числа пальцев – полидактилия). Встречаются недоразвитие яйцеводов, различные формы отсутствия желез (анадении) и отсутствие мошонки.

Дистопиями называют смещенную закладку органов; особый случай представляет смещение внутренних органов наружу (эктопии, например эктопия сердца). Дистопии подробно описаны в руководствах по частной патологической анатомии.

Каузальный генез это причины возникновения врожденных дефектов (мутация, рекомбинация: межхромосомная или менделевская, и внутрихромосомная или сцепление, кросинговер). Под рекомбинацией понимают возникновение новой комбинации генетических факторов (спаривание особей с различными генотипами). Межхромосомные рекомбинации возникают в результате перераспределени несцепленных аллелей благодаря половому процессу. Внутрихромосомные рекомбинации основаны на перераспределении сцепленных аллелей в результате кроссинговера. Изменение генетической информации происходит также в результате мутации (изменения признаков передающихся по наследству).

Для каузального генеза наследственных дефектов, летальных факторов и генетической недостаточности наряду с изменением вещества наследственности имеют значение несовместимость генов, как еще один эндогенный фактор, и влияния окружающей среды (экзогения). Последние влекут за собой патологические изменения гамет (гаметопатия), плода (кайматопатия) или плодных оболочек (плацентопатия), которые носят негенетический характер (Розенбауэр, 1969).

К факторам среды имеет прямое отношение проблема различной экспрессивности (силы проявления) и пенетрантности (частоты проявления). Пенетрантность и экспрессивность – это свойства популяций, которые при гомозиготности по рассматриваемому гену не обязательно гомозиготны и по другим генам. Пенетрантность – это выраженная в процентах доля особей популяции из числа носителей данного гена, у которых он фенотипически проявился. Экспрессивность – это доля самого сильного фенотипического класса от общего числа носителей признака. В настоящее время генетический анализ проводится на основе дисперсионного анализа Фишера (1962). Определяют коэффициент наследуемости (h²).

Исходя из того, что наследственные заболевания это результат действия мутантных генов, то их делят на:

- летальные (частота проявления – пенетрантность – 90-100%);

- полулетальные (сублетальные) – пенетрантность 50-90%;

- субвитальные (пенетрантность 10-50%) – обуславливают снижение жизнеспособности.

Виды мутантных генов

1. Доминантные – проявляют свое действие в гомозиготном (АА) и гетерозиготном (Аа) состояниях;

2. Рецессивные – проявляют свое действие только в гомозиготном состоянии (аа);

3. Полудоминантные – вызывают летальность в гомозиготном состоянии (А₁А₁, А₂А₂), а в гетерозиготном (А₁А₂) – не вызывают;

4. Аутосомные;

5. Сцепленные с полом;

6. Гаметные – ведущие к гибели гамет;

7. Эмбриональные;

8. Послеродовые;

9. Безусловные;

10. Условные (зависимые) – действуют в определенных условиях среды.

К группе аутосомных доминантных летальных факторов (генов) причисляют фактор, обуславливающий у крупного рогатого скота полное двухстороннее сращение ноздрей (А₂₂). Проявлением действия этих же факторов объясняются порфирия (С₁₁) и гемолитическая желтуха свиней (С₁₄), мозговая грыжа уток (G₁), врожденная водянка у овец (D₁₄) и атрезия яйцевода кур (Е₃₁).

Типичным доминантным летальным фактором с летальным действием в рецессивном состоянии является фактор, обуславливающий ахондроплазию у крупного рогатого скота, фактор коротконогости кур (Cp), порфирия, гемофилия у свиней.

К группе аутосомных с рецессивным действием летальных факторов относят те факторы, носители которых в гетерозиготном состоянии фенотипически не отличаются от нормальных. Гибель носителя происходит лишь в случаях гомозиготности.

Примером проявления рецессивных аномалий у крупного рогатого скота являются бесшерстность телят, отсутствие конечностей, укорочение позвоночника (мертворождение), общая водянка, смещение зубов, врожденные судороги, удлинение срока стельности на 20-100 дней (мертворождение). У свиней – мозговая грыжа, отсутствие ануса, недоразвитие ушных раковин, уродство и параличи конечностей, водянка мозга, выпадение прямой кишки. У овей - недоразвитость ушной раковины, паралич задних конечностей, грыжи, отсутствие фаланг, деформация скелета, летальная, серая окраска шерсти у каракульских овец, карликовость, мышечная дистрофия, отсутствие нижней челюсти и непроходимость пищевода. У лошадей рецессивные аномалии выражаются в виде непроходимости ободочной кишки; дефектов эпителия кожи, искривления грудных конечностей, отсутствия глазного яблока, грудных конечностей; пупочной грыжи, искривления шеи. У кур – неспособность к вылуплению, укорочение верхней челюсти и клюва, дефект маховых перьев, уродства позвоночника и таза, укорочение и утолщение конечностей, многопалость, бескрылость и отсутствие легких, почек и воздухоносных мешков; запрокидывание головы и дрожание, гипоплазия конечностей.

Выявлены аномалии сцепленные с полом. Это летаргия у кур (фактор Е ₃₇), отсутствие оперения у курочек и их внезапная гибель до 123 дней, летальная черная окраска, «трясучка» кур, поражающая молодняк 2-5 месячного возраста; волокнистый пух кур, приводящий к гибели в возрасте 14 дней, альбинизм у индеек (F₁), маскулинический летальный фактор у крс (А₂₁) и лошадей (В₃), также фактор «полосчатого» облысения с нехваткой бычков (А ₂₈ – проявляется в нехватке 25% мужских особей в потомстве). К этой группе можно отнести недоразвитие передней доли гипофиза у бычков, отсутствие у низ зубов и волосяного покрова.

В случае ранних эмбриональных летальных факторов никаких особых уродств, кроме сосудистых аномалий, не наблюдается

Летальные факторы можно подразделить также по типу их наследования, по степени и фазам действия. По типу наследования и степени воздействия различают полигенные (условные) и олигогенные (безусловные) летальные факторы, которые, в свою очередь подразделяются на аутосомные доминантные, рецессивные, доминантные с рецессивным летальным действием и сцепленные с полом при различной степени пенетрантности. Эти факторы были описаны нами выше.

Особую группу эндогенных факторов, которые, в конечном счете, связаны с взаимодействием нормальных генов, представляют факторы, обусловливающие серологическую несовместимость между матерью и плодом (составляющая каузального генеза). Впервые описана и лучше всего изучена несовместимость по резус-фактору (Rh-фактор) у человека. Она вызывает эритробластоз плода и клинически проявляется в том случае, если ребенок наследует от резус-положительного отца Rh–антиген, мать же резус-отрицательная; в результате диффузии Rh-антигена через плаценту в организме матери образуются антитела против собственного плода. Специфические материнские антитела тоже проникают через плаценту и вызывают гемолиз у плода или новорожденного. При обратной ситуации, когда плод резус-отрицательный, а мать резус-положительная, иммунизация не происходит, так как механизм образования антител начинает функционировать не ранее 6-го месяца жизни. С каждой последующей беременностью образование антител усиливается и, начиная с третьей беременности, наблюдается резко выраженный гемолиз эритроцитов (Isoerythrolisys neonatorum). Несовместимость, представляет собой часть генетического груза, обусловленного аллелем А_i (Кру и Мортон, 1960).

У сельскохозяйственных животных несовместимость описана у мулят, у жеребят чистокровной верховой породы. По Дару и Кнюппелю (1947), к эритробластозу плода у сельскохозяйственных животных можно отнести:

- тяжелую семейную желтуху (Isoerythrolisys neonatorum gravis familiaris);

- анемию новорожденных (Anaemia neonatorum);

- врожденную общую водянку (Hydrops universalis congenitus);

- привычный выкидыш и рождение мертвого плода.

У сельскохозяйственных животных Rh-антиген не встречается. Описанные у них явления эритробластоза можно отнести на счет реакции антиген-антитело в других системах групп крови. Первые иммунологические исследования (антиглобулиновый тест) этого заболевания у лошадей провели Кумбс и др. (1948). В сыворотке крови кобылы были обнаружены гемолизины и гемагглютинины, специфичные в отношении эритроцитов жеребца и плода. У жеребят наблюдали тяжелую желтуху с резко выраженной гемолитической болезнью. Клинические проявления можно было отнести за счет сенсибилизации (иммунизации) кобыл. Материнские антитела возникали либо в результате трансплацентарной изоиммунизации матери эритроцитарными антигенами плода, перенесенного переливания крови, либо после вакцинации прививочным материалом, содержащим эритроцитарные антигены. В качестве причины эритробластоза плода рассматривались также естественные антитела. Из прививочных препаратов особое значение придавали вакцине против вирусного аборта лошадей, приготовленной из гомогенизированной легочной ткани абортированных плодов, которая, по-видимому, содержит эритроцитарный антиген.

У крупного рогатого скота болезнь проявлялась в форме острой гемолитической анемии. Коровы в этих случаях подвергались вакцинации препаратами, содержащими эритроцитарный антиген (Белл, 1970).

У свиней эритробластоз плода был первоначально описан как летальный фактор (С14), наследуемый по простому аутосомно-доминантному типу (Мейер, 1969). Затем выявилось причиной эритробластоза переливание крови (Белл, 1967). До сих пор не решено, можно ли отнести к этой этиологической группе описанную у крупного рогатого скота (А12) и у свиней (С12) врожденную общую водянку. Во всяком случае, сюда относятся простая аутосомно-доминантная форма эритробластоза у овец (Хэннок,1950), норки (В.Иоганнсен, 1969) и кроликов (Клейн, 1948). Янгу (1952) удалось вызвать это заболевание у собак, Брилзу (1948) – у домашней птицы.

В целом же у сельскохозяйственных животных и человека имеются здесь существенные отличия.

Так, при дифференцированной плаценте существует возможность проникновения антигена через плаценту, но антитела поступают в организм плода не в таком большом количестве, как у человека. Только кролики, морские свинки, мыши и крысы по типу плаценты (гемохориальная) сходны с человеком. Исключение составляют также собака, кошка и норка с гемоэндотелиохориальной плацентой. В остальных случаях новорожденные заболевают лишь после приема молозива, переливания крови или вакцинации (постнатальные патологии).

Генетический аспект проблемы гистосовместимости будет рассмотрен в курсе «Иммуногенетика».

Выделяют патологии пренатальные (внутриутробные) и постнатальные (после рождения).

Пренатальные патологии классифицируют в зависимости от фаз развития.

Различают следующие фазы развития:

- прогенез (образование зиготы);

- бластогенез (предимплантационный период);

- эмбриогенез, органогенез;

- плодный (фетальный) период.

Значение бластогенеза в возникновении уродств невелико. Бластопатии чаще всего приводят к смерти плода с последующей его резорбцией.

При воздействии тератогенного фактора (фактора, вызывающего генетические аномалии) в первой половине органогенеза можно ожидать образования дорсальных и вентральных щелей (Шнеттер, 1968). Дорсальные связаны с нарушениями нервной закладки и проявляются в выраженных изменениях головы (анэнцефалия, акрания, гемиэнцефалия и гемикрания, мозговые грыжи, ариэнцефалия, анофтальмия, микрофтальмия). Вентральные щели ведут к торакошизу и гастрошизу с эктопией сердца и внутренних органов.

При воздействии тератогенного фактора во второй половине органогенеза страдает закладка хрящевого скелета. Возникают уродства конечностей (фокомелия, поли-, брахи- и синдактилии) и позвоночника (слияние позвонков, кифоз, лордоз, изогнутый хвост).

При воздействии тератогенного фактора в фетальном периоде повреждения сказываются преимущественно функциональными нарушениями, которые приводят к отмиранию плода, спонтанному аборту или мумификации. Эти нарушения могут проявляться в постнатальном периоде в виде пониженной продуктивности, нарушении обмена веществ, а иногда в форме усиленного предрасположения к развитию опухолей.

Разберем этиологию экзогенных заболеваний.

Из изменений в формировании признака, вызываемых экзогенными факторами, особую роль играют те, которые по своему фенотипу соответствуют известным мутациям; эти изменения Гольдшмидт (1935) назвал фенокопиями. Нахтсгейм (1959) различает еще и генокопии. Генокопии - это определенные мутации, копирующие действие единичных генов либо взаимодействие генов. Хенке (1941) делит группу фенокопий на истинные и ложные. При истинных фенокопиях тип проявления во всех деталях соответствует локус-специфическому типу действия известного гена. Кроме того, экзогенный фактор начинает действоать непосредственно на месте действия гена, т.е. генетический фактор и влияние среды затрагивают один и тот же этап процесса развития. При ложных фенокопиях существуют лишь идентичные фены. Отличить истинные фенокопии от ложных часто невозможно.

Экзогенные факторы, обуславливающие аномалии развития описаны в разделе «Мутационная изменчивость». Мы внесем дополнения.

Механические воздействия в возникновении уродств играют небольшую роль. Это травмы, отшнуровывания, размозжения, которые могут быть вызваны внешними причинами или особенностями строения матки и оболочек яйца. После травмы плод абортируется. Возникают также разного рода дефекты кожи.

Описаны случаи появления уродств, при лечении антибиотиками, воздействуя тетрациклином, Филиппи и Мела (1957) вызывали у крыс расщепление неба, синдактилию и микромелию. Тератогенный эффект давал у кур пенницилин (Соури, 1962), а у мышей – стрептомицин (Эриксон-Страндвик, 1963).

Значителен тератогенный эффект алкалоидов у растений. Скармливание овцам чемерицы приводило к повышению эмбриональной смертности и частоты случаев циклопии. Главными алкалоидами этого растения являются вератрозин, алкалоид Х и циклопамин. При скармливании люпина, астрагала крупному рогатому скоту наблюдали фенокопии искривленного хвоста.

Важной причиной возникновения аномалий развития являются также различные гиповитаминозы и нарушения обмена веществ. Нарушения углеводного обмена приводило к падению содержания белка в крови, а также уровня альбуминовой и гамма-глобулиновой фракций, на фоне этого возникали такие аномалии, как гидроцефалия, гастрошиз, бесхвостость.

Имеются многочисленные данные о влиянии дефицита и избытка витаминов, макро- и микроэлементов (Э.Визнер, З.Виллер, 1979).

Диагностика генетических нарушений

- выявление патологических признаков, т.е. фенотипических отклонений у отдельных особей (бонитировка, клинические методы – лабораторная диагностика, методы рентгенографии, ультразвукового исследования, гистологии, патоанатомии и патофизиологии);

- доказательство наследуемости обнаруженных отклонений.

К специальным методам, имеющим важное значение, относятся, в первую очередь цитогенетические и иммуногенетические методы. Чаще всего применяют культуры фибробластов кожи или клеток крови, так как эти культуры легко получить и сравнительно легко поддерживать. Трудности, связанные с идентификацией хромосом у дастся разрешить путем введения метки с использованием радиоавтографии или метода флюоресценции (Глуховский, 1971).

Иммуногенетические методы применяются для изучения групп крови, белков сыворотки крови и молока, белков семенной жидкости, типов гемоглобина и др. Эти белковые локусы используются:

- для установления генотипа отдельных животных (происхождение и идентичность);

- при исследовании некоторых специфических дефектов (патопротеинемия, иммунопаразы);

- для изучения сцепления (гены-маркеры);

- для анализа генной несовместимости;

- для выявления мозаицизма и химеризма (анализ фертильности близнецов).

Спектр иммуногенетических методов охватывает серологические методы (реакции преципитации, агглютинации, реакция связывания комплемента), разные виды электрофореза (на бумаге, крахмале, агаровом и акриламидном геле), иммуноэлектрофорез (комбинация двух перечисленных выше методов), а также специальные методы окрашивания и химические реакции.

Для изучения наследственных нарушений свертывания крови применяют электрофоретическое исследование фибриногена и специфические реакции для выявления факторов свертывания. Тест на инбридинг, например, требует очень больших затрат (Струве, 1969). Анализ генетически обусловленных аномалий можно провести лишь объединенными усилиями специалистов из различных областей науки.

Пробанд – это животное, у которого выявили генетическую аномалию и составляют родословную, то есть расшифровывают кто его родственники по материнской и отцовской линии. При этом проводят генетико-статистический анализ как в пределах генеалогии рода с учетом коэффициента инбридинга, инбредной депрессии, доказательства генетической обусловленности и определением типа наследования, так и в пределах популяции с учетом частот врожденных аномалий относительно производителей, используемых для искусственного осеменения.

 

Лекция 11

Иммуногенетика

 

Иммуногенетика – это раздел иммунологии, который изучает генетическую обусловленность факторов иммунитета, внутривидовое разнообразие и наследование тканевых Аг (антигенов), генетическое и популяционное взаимодействие макро- и микроорганизмов, тканевую несовместимость.

Значение иммуногентики.

Наследственно детерминированные биологические системы, такие как иммуногенетические образования, в виде групп крови и полиморфных белков крови и молока не изменяются в процессе онтогенеза и являются пожизненной генетической характеристикой каждой особи, необходимой для использования:

- определения отцовства у животных;

- зиготности у близнецов;

- фримартинизма у телочек;

- разнояйцовых близнецов;

- оценки производителей по качеству потомства;

- при осеменении свиноматок спермой разных хряков;

- совместимости отцовских пар при чистопородном разведении;

- прогнозирования продуктивности животных;

- прогнозирования резистентности против заболеваний.

Современная иммунология направлена на выявление механизмов иммунного ответа и его генетической обусловленности.

Иммунитет (невосприимчивость, сопротивляемость) – способность организма защищать собственную целостность и биологическую индивидуальность (БРЭ, серия Биология, 1999).

В поддержании иммунитета животных принимают участие неспецифические и специфические защитные механизмы. Неспецифические защитные механизмы – это резистентность, которая включает в себя барьерную функцию эпителия кожи и слизистых оболочек, бактерицидное действие молочной кислоты и жирных кислот в выделениях сальных и потовых желез, бактерицидные свойства желудочного и кишечного соков, лизоцим, присутствующий в слезной жидкости и фагоцитоз (клетки крови, пропердин, комплемент, интерферон). Специфические защитные механизмы включают красный костный мозг, тимус, фабрициеву сумку у птиц, селезенку, лимфатические узлы, а также скопления лимфоидной ткани по ходу пищеварительных и дыхательных путей. Основным элементом иммунной системы служат популяции лимфоцитов двух основных типов: лимфоциты типа В и Т, символы которых приняты в 1969 г. В-лимфоциты формируются в костном мозге. Их основная функция состоит в синтезе антител (Ат), то есть иммуноглобулинов, которые и осуществляют специфическую функцию. Т-лимфоциты образуются в тимусе. Они не вырабатывают антитела, а выполняют защитную роль с помощью рецепторов, находящихся на поверхности лимфоцита. Рецепторы – это макромолекулярные образования на поверхности Т- и В-лимфоцитов, обеспечивающие распознавание конкретного антигена (Аг). Иммуноглобулины (антитела) – это сложные белки (гликопротеиды), которые специфически связываются с чужеродными веществами – Аг. Антитела вырабатываются в организме в ответ на проникновение Аг. Антигены – вещества, которые воспринимаются организмом, как чужеродные и вызывают специфический иммунный ответ; способны взаимодействовать с продуктами этого ответа – Ат. Специфическая связывающая реакция антиген-антитело приводит к образованию иммунного комплекса.

Клеточную иммунную защиту организма обеспечивают Т- и В-лимфоциты, а гуморальную иммунную защиту организма – специфические антитела. В клеточной иммунной защите выделяют 5 классов клеток:

- А-клетки – фагоциты;

- Т-лимфоциты;

- В-лимфоциты – плазматические клетки;

-  NК – клетки – нормальные киллеры, проявляющие цитотоксическое действие на опухолевые клетки;

- К – клетки – или «нулевые» лимфоциты, осуществляющие цитолиз клеток-мишеней.

Генный механизм антителообразования.

Суть его состоит в том, что сначала с помощью специальных иммунокомпетентных клеток расшифровывается структура антигенных детерминант Аг, проникшего в организм.

Затем, относительно структуры каждой антигенной детерминанты, происходит перестройка (перестановка) интронно-экзонных участков, вследствие чего изменяется структура и функция гена. После этой перестройки гены дают информацию на синтез специфических по структуре Ат. Синтезированные Ат связываются с Аг, что приводит к снижению или полному прекращению их выработки. Полное уничтожение всех Аг останавливает синтез конкретных Ат. Система генной регуляции антителообразования функционирует постоянно.

Болезнь наступает в том случае, если нарушается равновесие между концентрацией Аг и Ат в пользу увеличения Аг. Это может произойти по причине высокой вирулентности возбудителя или вследствие ослабления организма и замедления антителообразования или неполадок в самой системе. Во время болезни организм мобилизует дополнительные силы за счет других функций, например работоспособности, молокообразования. Использования запаса белков, жиров и т.д.

Иммунореактивность – это способность иммунной системы своевременно отвечать на проникновение инфекции. Реакция зависит от концентрации антител и соотношения численности и связи между Т- и В-лимфоцитами.

Существует и такая форма иммунного ответа, когда организм начинает синтезировать антитела на антигены собственного организма (аутоантитела), например, к гормонам щитовидной железы, что приводит к серьезным нарушениям в обмене веществ. У животных появление антител может происходить в отношении своих гамет, что приводит к бесплодию.

При синдроме приобретенного иммунодефицита (СПИД) иммунная система организма утрачивает свою защитную функцию, что приводит к неизбежной гибели людей.

Иммуногенность – это свойство антигенов вызывать иммунную реакцию организма.

Реакция антиген-антитело специфична, что объясняется генетической специфичностью антител, соответствующих определенному антигену. Реакция антиген-антитело может проявляться в виде агглютинации, преципитации, лизиса и др. Эти реакции используют для диагностики протекающего иммунного ответа организма.

Генетический контроль иммунного ответа (иммунологической реактивности)

Генами иммунного ответа являются Ir-гены. При иммунизации инбредных линий мышей синтетическими антигенами выявлены линии с сильным и слабым иммунным ответом. Анализ потомства от возвратного скрещивания дал основание сделать заключение, что высокое антителообразование кодируется одним доминантным геном, а низкая иммунная реакция – рецессивным. В дальнейшем было уточнено, что высота иммунного ответа детерминирована более чем одной парой генов. Локус, отвечающий за силу иммунного ответа, был обозначен как Ir =1 (иммунный ответ=1). Он оказался сцеплен с главным комплексом гистосовместимости Н-2. Этот локус обусловливает иммунный ответ к многим антигенам. Сейчас известно, что в области I комплекса Н-2 существует не один, а три локуса Ir (Ir-1А, Ir-1В, Ir-1С). Кроме этого, открыты Ir –гены, локализованные вне Н-2-комплекса. Это локусы Ir -2, Ir -4, а также локус Ir, сцепленный с полом. Во многих случаях иммунный ответ против антигенов наследуется полигенно.

Иммунизация свиней различными антигенами позволила также открыть гены иммунного ответа, которые имеют сходство с Ir -генами мышей. Иммунный ответ носит количественный характер, а гены иммунного ответа сцеплены с главным комплексом гистосовместимости SLA. Главный комплекс гистосовместимости аналогичный Н-2 мыши открыт у человека, у крупного рогатого скота, у лошадей, у кур и других видов животных. Установлено, что лейкоцитарные антигены, расположенные на поверхности клеток в качестве компонентов плазматической мембраны, влияют на результаты трансплантации органов и тканей. Эти антигены (аллогены) контролируются главным комплексом гистосовместимости (МНС). Отторжение тканей – иммунологический процесс, так как продуктом гена тканевой совместимости является аллоантиген, а он, как известно, вызывает иммунный ответ при введении в организм, для которого он генетически чужеродный.

Генетический контроль иммунного ответа (Р.В.Петров, 1983):

- Ir –гены определяют количество синтезируемых антител против определенных антигенов;

- Ir -гены не сцеплены с локусами, кодирующими синтез иммуноглобулинов;

- Ir –гены высокоспецифичны. Организмы с одним и тем же генотипом могут обладать высоким иммунным ответом против одного антигена и низким против другого антигена. Не обнаружены гаплотипы, определяющие общую высокую или низкую иммунологическую реактивность;

- Генетически обусловленные различия в высоте иммунного ответа сохраняются в различные возрастные периоды;

- Между генами, контролирующими высокий или низкий иммунный ответ против различных антигенов, в основном, не существует никакой связи;

- Эффекты генов, отвечающих за иммунологическую реактивность, реализуются на уровне популяции лимфоидных клеток.

Антигенными свойствами обладают эритроциты. Набор антигенов у эритроцитов имеет специфичность и индивидуальность у каждого организма. Эта индивидуальность должна учитываться при переливании крови донора в организм реципиента. Если эритроцитарные антигены донора и реципиента несовместимы, то переливание крови проводить нельзя, иначе произойдут патологические процессы и даже гибель реципиента.

Для изучения и тестирования эритроцитарных антигенов в иммуногенетике применяют методы серологических реакций: реакции гемолиза эритроцитов, агглютинации, преципитации.

Эритроцитарные антигены представляют собой сложные биополимерные макромолекулы. Которые накапливаются на оболочке (строме) эритроцитов и соединяются с молекулами веществ оболочки. Структура и химический состав эритроцитарных антигенов разнообразны и характерны для каждой особи.

Антигены имеют различную специфичность: видовую, групповую, типовую, патологическую, органоидную, функциональную. Антигенные особенности обусловлены последовательностью и качественными различиями аминокислот, а также особенностями строения первичной полипептидной молекулы антигена. На поверхности молекулы антигена имеются наиболее активные участки – детерминантные группы, которые определяют специфичность антигена.

Для определения эритроцитарного антигенного состава используют моносыворотку (реагент) с эритроцитами тестируемых животных.

Приготовление моносыворотки: в течение нескольких недель проводится иммунизация животных-реципиентов, путем внесения в их организм эритроцитов определенного антигенного состава от животных-доноров того же или другого вида. В результате у иммунизированного животного-реципиента интенсивно проходит реакция антиген-антитело, накапливаются различные антитела, из которых потом выделяют путем абсорбции антитела к желательному антигену и устраняют все остальные.

В настоящее время создана единая международная система стандартизации сывороток. По утвержденным международным правилам каждое племенное животное должно иметь племенной документ (родословную с указанием тестированных у него групп крови).

В основе наследственности систем и групп крови лежит действие одиночных генов или групп сцепления и их аллелей. Основным типом наследования является кодоминантная или доминантная передача ан