Кіріспе
Иммунология – барлық организмдердің иммундық жүйелерін зерттейтін биология мен медицинаның бір саласы. Иммунология иммундық жүйенің денсаулық және ауру жағдайларындағы физиологиялық қызметін зерттеп, өлшеп, түсіндіреді; иммундық жүйенің иммунологиялық бұзылыстардағы (аутоиммундық аурулар, гиперсезімталдық, иммундық тапшылық және трансплантациядан бас тарту сияқты) дисфункцияларын; сондай-ақ иммундық жүйенің компоненттерінің in vitro, in situ және in vivo физикалық, химиялық және физиологиялық қасиеттерін зерттейді. Иммунология медицинаның көптеген салаларында қолданылады, әсіресе ағза трансплантациясы, онкология, ревматология, вирусология, бактериология, паразитология, психиатрия және дерматология салаларында. Бұл терминді 1908 жылы иммунологияны зерттеуге үлкен үлес қосып, Пол Эрлихпен бірге «иммунитет саласындағы еңбектері үшін» Нобель сыйлығын алған орыс биологы Илья Ильич Мечников енгізген. Ол жұлдызшалардың дернәсілдеріне кішкентай тікендерді тігіп, тікендердің айналасындағы ерекше жасушаларды байқады. Бұл – организмнің өзінің тұтастығын сақтауға тырысқан белсенді жауабы болды. Мечников алғаш рет организмнің шетелдік денеге қарсы қорғанысы – фагоцитоз құбылысын байқады. Эрлих тышқандарды рицин және абрин уларына бейімдеді. Оларды рицинмен аз дозада, бірақ үнемі арттыра отырып тамақтандырғаннан кейін, олардың «рицинге төзімді» болғанын анықтады. Эрлих мұны иммундау деп түсіндірді және бұл процестің бірнеше күннен кейін күрт басталып, бірнеше айдан кейін де сақталатынын байқады. Иммунитет термині пайда болғанға дейін, этимологиялық түбірі «immunis» – латын тілінде «босатылған» деген мағынаны білдіретін сөзден шыққан, ежелгі дәрігерлер кейін иммундық жүйенің маңызды компоненттері екені дәлелденетін мүшелерді сипаттаған. Иммундық жүйенің маңызды лимфоидты мүшелері – тимус, сүйек кемігі және селезеңке, тонзилла, лимфа тамырлары, лимфа түйіндері, аденоидтар және бауыр сияқты негізгі лимфалық тіндер. Дегенмен, иммундық жүйенің көптеген компоненттері жасушалық табиғатта болады және нақты органдармен байланысты емес, керісінше, организмнің әртүрлі тіндерінде орналасқан немесе айналымда болады.
Immunology is a branch of biology and medicine that covers the study of immune systems in all organisms. Immunology charts, measures, and contextualizes the physiological functioning of the immune system in states of both health and diseases; malfunctions of the immune system in immunological disorders (such as autoimmune diseases, hypersensitivities, immune deficiency, and transplant rejection); and the physical, chemical, and physiological characteristics of the components of the immune system in vitro, in situ, and in vivo. Immunology has applications in numerous disciplines of medicine, particularly in the fields of organ transplantation, oncology, rheumatology, virology, bacteriology, parasitology, psychiatry, and dermatology. The term was coined by Russian biologist Ilya Ilyich Mechnikov, who advanced studies on immunology and received the Nobel Prize for his work in 1908 with Paul Ehrlich "in recognition of their work on immunity". He pinned small thorns into starfish larvae and noticed unusual cells surrounding the thorns. This was the active response of the body trying to maintain its integrity. It was Mechnikov who first observed the phenomenon of phagocytosis, in which the body defends itself against a foreign body. Ehrlich accustomed mice to the poisons ricin and abrin. After feeding them with small but increasing dosages of ricin he ascertained that they had become "ricin proof". Ehrlich interpreted this as immunization and observed that it was abruptly initiated after a few days and was still in existence after several months. Prior to the designation of immunity, from the etymological root immunis, which is Latin for 'exempt', early physicians characterized organs that would later be proven as essential components of the immune system. The important lymphoid organs of the immune system are the thymus, bone marrow, and chief lymphatic tissues such as spleen, tonsils, lymph vessels, lymph nodes, adenoids, and liver. However, many components of the immune system are cellular in nature, and not associated with specific organs, but rather embedded or circulating in various tissues located throughout the body.
Классикалық иммунология
Классикалық иммунология эпидемиология және медицина салаларымен байланысты. Ол организм жүйелері, патогендер және иммунитет арасындағы қатынасты зерттейді. Иммунитет туралы ең алғашқы жазбаша айғақ б.з.д. 430 жылы Афинадағы обаға дейін жетеді. Фукидид бұрын аурудан жазылған адамдардың науқастарды екінші рет ауруға шалдықпай күтіп емдегенін атап өткен. Көптеген ежелгі қоғамдарда осы құбылысқа сілтемелер бар, бірақ бұл түсінік 19 және 20 ғасырларда ғана ғылыми теорияға айналды. Иммунологияның негізгі ғылымы – иммундық жүйені құрайтын молекулалық және жасушалық компоненттерді, олардың функцияларын және өзара әрекеттесуін зерттеу болып табылады. Иммундық жүйе жаңағы туа біткен иммундық жүйеге және омыртқалы жануарларда – қабылданатын немесе бейімделетін иммундық жүйеге бөлінеді. Соңғысы гуморальдық (немесе антиденелік) және жасушалық медиацияланған компоненттерге бөлінеді. Иммундық жүйе өз және бөтенді тану қабілетіне ие. Антиген – иммундық жауапты қозғаушы зат. Антигенді тануға қатысатын жасушалар – лимфоциттер. Оларды тани білгеннен кейін антиденелер бөліп шығарады. Антиденелер – ауру тудыратын микроорганизмдерді залалсыздандыратын ақуыздар. Антиденелер патогендерді тікелей өлтірмейді, керісінше, антигендерді фагоциттер немесе NK жасушалары сияқты басқа иммундық жасушалардың жою нысаны ретінде анықтайды. (Антидене) жауабы – антиденелер мен антигендердің өзара әрекеттесуі. Антиденелер – белгілі бір класс иммундық жасушалардан, В лимфоциттерінен шығарылады, ал антигендер – антиденелердің (антидене генераторлары) пайда болуын тудыратын кез келген нәрсе деп анықталады. Иммунология осы екі биологиялық құрылымның қасиеттерін және оларға жасушалық жауапты түсінуге негізделген. Иммундық жауаптардың дәстүрлі түрде иммунологиялық деп есептелмейтін көптеген аурулардың дамуына әсер ететіні қазір анық болып отыр, оның ішінде метаболизмдік, жүрек-қан тамырлары, қатерлі ісік және Альцгеймер ауруы сияқты нейродегенеративті жағдайлар бар. Сонымен қатар, иммундық жүйе жұқпалы ауруларға (туберкулез, безгек, гепатит, пневмония, дизентерия және гельминттер) тікелей қатысты. Сондықтан иммунология саласындағы зерттеулер қазіргі медицина, биомедициналық зерттеулер және биотехнология салаларындағы прогресс үшін маңызды. Иммунологиялық зерттеулер мамандануын жалғастыруда, иммунитеттің классикалық емес модельдерін және бұрын иммундық жүйемен байланысты емес жасушалардың, мүшелер мен жүйелердің функцияларын зерттейді (Yemeserach 2010).
Диагностикалық иммунология
Антидене мен антиген арасындағы байланыстың ерекшелігі антиденені әртүрлі диагностикалық техникалар арқылы заттарды анықтау үшін өте тиімді құралға айналдырды. Көзге арналған антигенге специфиялық антиденелерді изотоптық (радиоактивтік) немесе флуоресценттік маркермен, немесе оны анықтау үшін түс беретін ферментпен байланыстыруға болады. Дегенмен, кейбір антигендердің ұқсастығы антидененің толық сәйкес келмейтін антигендермен әрекеттесуіне алып келіп, мұндай сынақтарда жалған оң нәтижелерге және басқа да қателіктерге себеп болуы мүмкін.
Иммунотерапия
Иммундық жүйенің компоненттерін немесе антигендерді ауруды немесе жағдайды емдеу үшін пайдалану иммунотерапия деп аталады. Иммунотерапия ең көп қолданылатыны – аллергия, Крон ауруы, Хашимото тиреоидит және ревматоидты артрит сияқты аутоиммундық аурулар, сондай-ақ кейбір қатерлі ісіктерді емдеу. Иммунотерапия иммундық жүйесі әлсіреген (мысалы, ВИЧ жұқтырған) және басқа иммундық жетіспеушіліктері бар пациенттерге де жиі қолданылады. Бұған IL 2, IL 10, GM CSF B, IFN α сияқты реттегіш факторлар кіреді.
Клиникалық және патологиялық иммунология
Денсаулық жағдайы нашарлап, шұғыл жағдайға жеткенде, иммундық жүйе мүшелерінің – тимус, селеу, сүйек миы, лимфа түйіндері және басқа лимфалық тіндердің – бір бөлігі пациент тірі кезінде зерттеу үшін хирургиялық жолмен алынып тасталуы мүмкін.
Теориялық иммунология
Иммунология күнделікті тәжірибеде жоғары дәрежеде тәжірибелік болып табылады, бірақ тұрақты теориялық көзқараспен де сипатталады. Иммунологияда XIX ғасырдың соңынан бастап қазіргі уақытқа дейін көптеген теориялар ұсынылды. XIX ғасырдың соңы мен XX ғасырдың басында иммунитеттің "жасушалық" және "гуморальдық" теориялары арасында күрес болды. Жасушалық иммунитет теориясына сәйкес, әсіресе Эли Метчниковтың пікірінше, иммундық жауаптарға жасушалар – нақтырақ айтқанда, фагоциттер – жауапты болды. Ал гуморальдық иммунитет теориясы, Роберт Кох пен Эмиль фон Беринг сияқты ғалымдардың пікірінше, белсенді иммундық агенттер организмнің жасушаларында емес, "гуморларында" кездесетін ерігіш компоненттер (молекулалар) болды. 1950 жылдардың ортасында Макфарлейн Бернет Нильс Джерннің ұсынысынан шабыт алып, иммунитеттің клоналды іріктеу теориясын (КІТ) тұжырымдады. КІТ негізінде Бернет иммундық жауаптың өзіндік/өзгеше емес айырмашылығына сәйкес қалай іске қосылатыны туралы теорияны жасады: "өзіндік" құрамдастар (дене құрамдас бөліктері) деструктивті иммундық жауаптарды тудырмайды, ал "өзгеше емес" нысандар (мысалы, патогендер, аллогенді трансплантат) деструктивті иммундық жауапты тудырады. Кейін бұл теория гистоүйлесімділік немесе Т-жасушаларының күрделі "екі сигналды" белсендірілуі туралы жаңа жаңалықтарды ескеру үшін өзгертілді. Иммунитеттің өзіндік/өзгеше емес теориясы және осыған қатысты терминология сынға алынса да, әлі де өте ықпалды болып табылады. Соңғы уақытта иммунологияда бірнеше теориялық ағымдар ұсынылды, оның ішінде "автопоэтикалық" көзқарастар, "танымдық иммунитет" көзқарастары, "қауіп моделі" (немесе "қауіп теориясы"). Поли Матцингер және оның әріптестері ұсынған қауіп моделі өте ықпалды болды, көптеген пікірлер мен талқылауларды қозғады.
Даму иммунологиясы
Организмнің антигендерге реакциялау қабілеті адам жасына, антиген түріне, аналық факторларға және антигеннің ұсынылатын орнына байланысты. Жаңа туған нәрестелер физиологиялық иммунодефицит күйінде болады, себебі олардың туа біткен және бейімделген иммунологиялық жауаптары күрт төмендейді. Дүниеге келгеннен кейін баланың иммундық жүйесі ақуыз антигендеріне жақсы жауап береді, бірақ гликопротеиндер мен полисахаридтерге онша жауап бермейді. Шындығында, жаңа туған нәрестелерге жұққан көптеген инфекциялар Staphylococcus және Pseudomonas сияқты нашар вирулентті организмдерден туындайды. Жаңа туған нәрестелерде опсоникалық белсенділік және комплемент каскадын іске қосу қабілеті өте шектеулі. Мысалы, жаңа туған нәрестедегі С3-тің орташа деңгейі ересектердегі деңгейдің шамамен 65%-ын құрайды. Жаңа туған нәрестелерде фагоциттік белсенділік те айтарлықтай төмендейді. Бұл опсоникалық белсенділіктің төмендеуіне, сондай-ақ интегралин және селектин рецепторларының жетілмеуіне байланысты, бұл нейтрофилдердің эндотелийдегі адгезиялық молекулалармен өзара әрекеттесу қабілетін шектейді. Олардың моноциттері баяу және АТФ өндірісі төмен, бұл жаңа туған нәрестелердің фагоциттік белсенділігін шектейді. Жалпы лимфоциттердің саны ересектерге қарағанда көп болғанымен, жасушалық және гуморальдық иммунитет те бұзылады. Жаңа туған нәрестелердегі антигенді ұсынатын жасушалардың Т-жасушаларын белсендіру қабілеті төмендеген. Сонымен қатар, жаңа туған нәрестелердің Т-жасушалары нашар көбейеді және IL 2, IL 4, IL 5, IL 12 және IFN γ сияқты цитокиндердің өте аз мөлшерін өндіреді, бұл олардың гуморальдық жауапты, сондай-ақ макрофагтардың фагоциттік белсенділігін белсендіру қабілетін шектейді. В-жасушалар жүктіліктің ерте кезеңінде дамиды, бірақ толыққанды белсенді емес. Аналық факторлар да организмнің иммундық жауабына әсер етеді. Туған кезде иммуноглобулиннің көп бөлігі аналық IgG болып табылады. Бұл антиденелер плацента арқылы ұрыққа FcRn (неонаталды Fc рецепторы) арқылы беріледі. IgM, IgD, IgE және IgA плацентадан өте алмайтындықтан, олар туған кезде анықталмайды. IgA-ның бір бөлігі ана сүті арқылы беріледі. Бұл пассивті алынған антиденелер жаңа туған нәрестені 18 айға дейін қорғай алады, бірақ олардың жауабы әдетте қысқа және төмен аффинитті болады. Жасөспірім шақта адам организмі гормондардың ықпалымен туындаған түрлі физикалық, физиологиялық және иммунологиялық өзгерістерге ұшырайды, олардың ең маңыздысы қыздарда 17β эстрадиол (эстроген), ал ұлдарда тестостерон болып табылады. Эстрадиол әдетте 10 жаста, ал тестостерон бірнеше айдан кейін әсер етуін бастайды. Бұл стероидтар тек бірінші және екінші жыныстық белгілерге тікелей әсер етумен ғана шектелмейді, сонымен қатар иммундық жүйенің дамуы мен реттелуіне де әсер етеді, оның ішінде жасөспірім және жасөспірімнен кейінгі аутоиммунитет даму қаупін арттырады. Сондай-ақ, В-жасушалары мен макрофагтардағы жасуша бетіндегі рецепторлар жүйедегі жыныстық гормондарды анықтай алады деген дәлелдер де бар. Әйел жыныстық гормоны 17β эстрадиол иммунологиялық жауап деңгейін реттейді, ал тестостерон сияқты кейбір еркек андрогендері инфекцияға стресстік жауапты басады. Дегенмен, басқа андрогендер, мысалы ДГЭА, иммундық жауапты күшейтеді. Қыздардағыдай, ұлдарда да жыныстық гормондар жасөспірім шақта және жасөспірімнен кейін иммундық жүйені басқаруда ересек өмірдің қалған кезеңдерінен гөрі күштірек болады. Жасөспірім шақтағы физикалық өзгерістер, мысалы, тимус инволюциясы иммунологиялық жауапқа да әсер етеді.
Экоиммунология және мінез-құлық иммунитеті
Экоиммунология немесе экологиялық иммунология организмнің иммундық жүйесі мен оның әлеуметтік, биотикалық және абиотикалық ортасы арасындағы қарым-қатынасты зерттейді. Соңғы экоиммунологиялық зерттеулер дәстүрлі түрде «иммунологиялық емес» саналатын иесінің патогендерге қарсы қорғанысына, мысалы, патогендерден аулақ болу, өзін-өзі емдеу, симбионттармен қорғану және өнімділік арасындағы айырбасқа бағытталған. Мінез-құлық иммунитеті – Марк Шаллердің енгізген термині, ол патогендермен жұққандардың маңында кездесетін, құсу иісі сияқты тітіркендіргіштерден туындайтын жирену сияқты, патогендерден аулақ болудың психологиялық механизмдеріне қатысты. Көбірек қарастырғанда, «мінез-құлық» экологиялық иммунитеті көптеген түрлерде байқалыпты. Мысалы, монарх көбелегі паразиттермен жұққан кезде кейбір улы сүтқұрт түрлеріне жұмыртқа салады. Бұл токсиндер жұқтырған монархтың ұрпақтарындағы паразиттердің өсуін баяулатады. Дегенмен, жұқпаған монарх көбелектерін тек осы улы өсімдіктермен тамақтандырғанда, олардың өмір сүру ұзақтығы қысқарып, басқа жұқпаған монарх көбелектерімен салыстырғанда физиологиялық шығындарға ұшырайды. Бұл монархтардың улы өсімдіктерге жұмыртқа салуы – паразиттердің жұқпасын азайту үшін дамыған, шығынды мінез-құлық екенін көрсетеді. Сондықтан, паразиттен сәтті қорғаныс беретін симбионт иесінің ұрпақтарына берілуі мүмкін, бұл дәстүрлі иммунитетке ұқсас жолмен иеге шабуыл жасайтын паразиттермен бірге эволюцияға мүмкіндік береді. Жойылып кеткен түрлердің, мысалы, тилациннің (Thylacine cynocephalus) сақталған иммундық тіндері олардың биологиясы туралы мәліметтер бере алады.
Қатерлі ісік иммунологиясы
Иммундық жүйенің қатерлі жасушалармен өзара әрекеттесуін зерттеу, қатерлі ісікті анықтау және оған қарсы күресуге арналған диагностикалық тесттер мен емдеу әдістерін әзірлеуге көмектеседі. Иммунология – иммундық жағдайға тән физиологиялық реакцияларды зерттейтін ғылым.
Репродуктивті иммунология
Иммунологияның осы саласы репродуктивтік процестің иммунологиялық аспектілерін, соның ішінде ұрықты қабылдауды зерттеуге арналған. Бұл термин сондай-ақ көбелек клиникаларында бедеулік мәселелерін, қайталап болатын түсіктерді, мерзімінен бұрын босануды және преэклампсия сияқты қауіпті асқынуларды қарастыру үшін қолданылады.