XX в. Иммуноглобулины. Гуморальная теория иммунитета

Л.Пастер полагал, что механизм защиты организма предварительной иммунизацией состоит в том, что при иммунизации микроб «выедает» специфические пищевые вещества в организме (по аналогии с культивированием микробов in vitro) и при повторном заражении одноименным микробам уже нечем питаться. Однако вскоре Теобальд Смит показал, что иммунитет можно индуцировать введением не живых, а убитых микроорганизмов, которые уже не потребляют питательных веществ. А Эмиль фон Беринг и Шибасабуро Китасато и вовсе иммунизировали животных супернатантами с культур дифтерийной палочки и столбнячного микроба и получили сыворотки, нейтрализующие каждая свой токсин. Эти прикладные работы не остались незамеченными, и ученые – врачи и бактериологи – будущие иммунологи принялись за изучение механизмов защиты от инфекционных болезней. Первое открытие на этом пути сделали Э. Беринги его коллеги. В 1890 г. они опубликовали работу, в которой показали, что сыворотка крови,т.е. жидкая бесклеточная часть крови, полученная от людей, переболевших дифтерией или столбняком, или животных, которым вводили микробные токсины, способна инактивировать свой токсин. Они назвали этот феномен антитоксическими свойствами сыворотки и ввели термин «антитоксин»для обозначения той субстанции в жидкой части крови, которая появляетсяу контактировавших с дифтерийной бактерией организмов и способна инактивировать токсин. В 1891 г. термин «антитоксин»использовали итальянские исследователи Д.Тиццони и Д.Каттани применительно к неким факторам, которые появляются в сыворотке крови животного после введения ему несмертельных доз токсина столбняка. Эти факторы способны нейтрализовать постоянное действие токсина столбняка. Кроме феноменанейтрализации токсических свойств, эти исследователи эмпирическим путем нашли способ «дотронуться до антитоксинов руками»: они сумели осадить антитоксин из цельной сыворотки сульфатом магния. На основании этого биохимического свойства в первой же работе антитоксины правильно были отнесены к белкам и, более того, к белкам-глобулинам. И в наши дни самая первая и доступная методика по выделению иммуноглобулинов – осаждение солями серной кислоты (сульфатом аммония или сульфатом натрия).

Справедливости ради следует напомнить, что факт существования противомикробных свойств у крови млекопитающих описан первыми микробиологами-микроскопистами, которые со времен изобретения А.Левенгуком микроскопа наблюдали стерильность препаратов, приготовленных из крови здоровых животных и людей.

В 1891 г. в статье Пауля Эрлиха противомикробные вещества крови автор назвал термином «антитело» (по-немецки antikorper), так как бактерий в то время называли термином «korper» – микроскопические тельца. Но П.Эрлиха «посетило» глубокое теоретическое прозрение. Несмотря на то, что факты того времени свидетельствовали об отсутствии антител в крови животного либо человека, неконтактировавших с конкретным микробом, П.Эрлих каким-то образом осознал, что и до контакта с микроорганизмом в макроорганизме уже есть антитела в виде, который он назвал «боковыми цепями». «Боковые цепи» Эрлиха – это подробно изученные в наше время рецепторы лимфоцитов для антигенов.Позже этот же образ мыслей П.Эрлих «применил» к фармакологии: в своей теории о химиотерапии он предполагал предсуществование в организме рецепторов для лекарственных веществ. В 1908 г. П.Эрлиху вручили Нобелевскую премию за гуморальную теорию иммунитета.

В 1899 г.Л.Детре (сотрудник И.И.Мечникова) ввел термин «антиген»для обозначения субстанций, в ответ на которые организм животных и человека способен вырабатывать антитела.

Одновременно с П.Эрлихом в 1908 г. Нобелевскую премию за клеточную теорию иммунитета получил великий русский ученыйИлья Ильич Мечников (1845–1916 гг.). Современники И.И.Мечникова отзывались об его открытии как о мысли «гиппократовского масштаба».

Сначала И.И.Мечников как зоолог экспериментально изучал морских беспозвоночных фауны Черного моря в Одессе и обратил внимание на то, что определенные клетки (целомоциты) этих животных поглощают инородные субстанции (твердые частицы и бактерий), проникшие во внутреннюю среду. Затем в 1884 г. он увидел аналогиюмежду этим явлением и поглощением белыми клетками крови позвоночных животных микробных телец. Эти процессы наблюдали и до И.И.Мечникова другие микроскописты. Но только И.И.Мечников осознал, что это явление не есть процесс питания данной единичной клетки, а есть защитный процесс в интересах целого организма. И.И.Мечников первым рассматривал воспалениекак защитное, а не разрушительное явление. Против теории И.И.Мечниковав начале XX в. были большинство патологов, так как они наблюдали фагоцитоз в очагах воспаления, т.е. в больных местах, и считали лейкоциты (гной) болезнетворными, а не защитными клетками. Более того, некоторые полагали, что фагоциты – разносчики бактерий по организму, ответственные за диссеминацию инфекций. Но идеи И.И.Мечникова устояли; ученый назвал действующие таким образом защитные клетки «пожирающими клетками». Его молодые французские коллеги предложили использовать греческие корни того же значения. И.И.Мечников принял этот вариант, и появился термин «фагоцит».

Научный спор между клеточной (И.И.Мечников и его ученики) и гуморальной (П.Эрлих и его сторонники) теориями иммунитета длился более 30 лет и способствовал развитию иммунологии как науки. На протяжении всех этих 30 лет сторонников клеточной теории было намного меньше, чем сторонников гуморальной, по той простой причине, что методы работы с клетками во много раз более трудоемки, чем методы регистрации реакций антиген-антитело в растворах. Но, в конечном счете, все пришли к тому осознанию, что всякий иммунный ответ есть клеточный. И.И.Мечников и его ученики не могли вербально парировать «видимые невооруженным глазом» аргументы «гуморалистов», но они работали экспериментально и публиковали статью за статьей, в которых показывали, что между наличием бактерицидных субстанций в крови и защищенностью организма от инфекционной болезни часто нет корреляции. Зато есть корреляции между резистентностью к болезни и способностью фагоцитов убивать бактерий (например, в случае anthrax).

Ученики И.И.Мечникова поставили эксперимент с помещением бактерий в капсулу из фильтровальной бумаги, которая пропускала антитела и комплемент, но не допускала до бактерий фагоциты: в результате микробы остались вирулентными. Английские ученые А.Райт и С.Дуглас фактически воссоединили теории Мечникова и Эрлиха в своем исследовании феномена, который они назвали опсонизацией, состоящего в том, что в присутствии антител фагоцитоз микробов существенно усиливается. Орsоnein по-гречески – делать вкусным (антитела делают микробы «вкусными» для фагоцитов). Среди друзей А.Райта был Бернард Шоу, который написал пьесу «The Doctor's Dilemma» по мотивам профессионального спора сторонников И.И.Мечникова и сторонников П.Эрлиха.