Биохимический метод – позволяет выявить наследственно обусловленные нарушения обмена веществ.
Введение данного метода в практику связано с открытием английского врача А. Гаррода в начале XX века биохимической природы наследственных болезней обмена веществ которые сам Гэррод назвал врожденными ошибками метаболизма. Изучая алкаптонурию он установил, что данное заболевание наследуется как рецессивный признак и определяется отсутствием специфического фермента.
Развитием идеи о механизме действия генов через контроль отдельных этапов метаболизма различных соединений в клетке следует считать работы Д.Бидла и Э.Татума, которые высказали гипотезу “один ген-один фермент”. Позже она модифицирована в гипотезу “один ген-одна полипептидная цепь”.
Наследственные заболевания, которые обусловлены генными мутациями, изменяющими структуру или скорость синтеза белков, обычно сопровождаются нарушением углеводного, белкового, липидного и других типов обмена веществ. Наследственные дефекты обмена можно диагностировать посредством определения структуры измененного белка или его количества, выявления дефектных ферментов или обнаружения промежуточных продуктов обмена веществ во внеклеточных жидкостях организма(крови, моче, поте и т.д.).

Если что-то ещё не случилось, это не значит, что оно не случится. Именно на это надеется группа шотландских исследователей, пробуя создать самовоспроизводящиеся синтетические клетки, сделанные целиком из металла.



На данном этапе идея сознательной металлической жизни остаётся отдалённой мечтой из научной фантастики, но исследователи университета в Глазго уже родили iChells– неорганические химические клетки (от английского варианта inorganicchemicalcells). Эти пузырьки (см. фотографию), сделанные из таких элементов, как вольфрам, кислород и фосфор, уже могут собираться самостоятельно, соблюдая при этом внутреннюю структуру, и способны повторять некоторые действия биологических клеток.

Исследователи заняты вопросом, как научить эти маленькие почти живые существа размножаться и, возможно, эволюционировать.

Антитела. В 1959 году ученые Соединенных Штатов Америки Едельман и Портер с сотрудниками начали исследования структуры антител. Работа закончилась расшифровкой структуры иммуноглобулина G (IgG), за что ученым в дальнейшем была присужденна Нобелевская премия. Теперь известно, что все антитела имеют характерную структуру иммуноглобулинов и делятся на 5 классов – ІgG , ІgА, ІgМ, ІgD и ІgЕ. Можно дать такое определение антител. Антитела - это белки иммуноглобулиновой природы, способные специфично реагировать (соединяться) с соответствующим антигеном или гаптеном. В состав молекулы иммуноглобулина любого класса входят так называемые тяжелые (Н) и легкие (L) цепи. Количество этих цепей в молекуле - не меньше двух. Англ. Н (heavy - тяжелый), L (light - легкий).

Сначала рассмотрим структуру наиболее распространенного в организме человека иммуноглобулина - IgG. Его концентрация в сыворотке крови может достигать 15 г/л и даже выше. В состав IgG входят две тяжелых и две легких цепи. Каждая цепь имеет С - и N- концы.

Рецепторы и маркеры лимфоцитов. На поверхности Т- и В-лимфоцитов, как и других клеток, имеются многочисленные рецепторы - к отдельным белкам системы комплемента, регуляторам иммунной системы, к гормонам, и т.п.. Огромное значение имеют лимфоцитарные рецепторы к антигенам, с помощью которых клетка распознает антигены. Эти рецепторы синтезируются самими лимфоцитами. Рецепторы к антигену, которые содержатся на поверхности В- лимфоцитов, имеют структуру, близкую к структуре рассмотренных нами выше иммуноглобулинов всех пяти классов, рецепторы имеют мономерную структуру, способны ассоциироваться с мембраной, их количество на поверхности клетки достигает 50-100 тыс. На поверхности индивидуальной клетки содержатся рецепторы одного класса иммуноглобулина и только к одному, редко - двум антигенам. В связи с этим количество клонов В-лимфоцитов (как и Т- лимфоцитов) очень велико и приближается к 1х105. Кроме рецепторов к антигену на поверхности В-лимфоцитов содержатся рецепторы к Fc-фрагменту IgG, к фракции С3 комплемента. Рецепторы Т-лимфоцитов также имеют иммуноглобулиновую природу, но их количество на поверхности клетки значительно меньше. На внешней мембране лимфоцитов, как и всех других клеток организма человека, расположенные также антигены гистосовместимости. На рисунках приведенны некоторые рецепторы и антигены лимфоцитов.

Различают такие виды иммунопатологии:

І – Иммунодефициты (врожденные и приобретенные) II – Аутоиммунные заболевания

III – Аллергия

В 1952 году детский врач Брутон (Bruton) обнаружил у мальчика первый к тому времени иммунодефицит - агаммаглобулинемию, то есть полное отсутствие в сыворотке крови больного фракции гамаглобулинов. У ребенка наблюдалась сниженная резистентность к инфекциям, причем одна инъекция гамаглобулина практически нормализировала состояние здоровья. Теперь выявлено значительное количество разных по этиологии и патогенезу иммунодефицитов. Иммунодефицит при ВИЧ-инфекции состоит в поражении вирусами Т- лимфоцитов - хелперов и макрофагов. Вызванный этим разлад иммунной системы приводит к развитию оппортунистических инфекций и опухолей. Этиология и патогенез аутоиммунных заболеваний и аллергии излагаются в курсе патофизиологии.

Иногда в медицинской практике применяют иммунодепресоры - вещества, которые угнетают иммунную систему или отдельные ее участки. Они используются для предупреждения отторжения трансплантата например, почек, для лечения аллергии, некоторых онкологических больных и т.п. Иммунодепрессорной активностью владеют химические аналоги пуриновых и пиримидинових основ нуклеиновых кислот: 6-меркаптонурин, азатиоприн, 5- фторурацил и др. Эти вещества снижают функцию или синтез нуклеиновых кислот, тормозят клеточное деление Т- и В-лимфоцитов и раковых клеток. Сильными иммунодепресорами оказались алкилируюющие агенты, в состав которых входит остаток азотистого иприта, например, циклофосфамид (циклофосфан).





Иммунодепрессорное действие свойственно глюкокортикоидным гормонам кортизону и гидрокортизону. При их введении в организм происходит частичное разрушение (лизис) лимфоцитов, в особенности - Т-лимфоцитов, который уменьшает интенсивность аллергических реакций. В качестве иммунодепрессоров используют также фермент аспарагиназу, аналог витамина В9 метотрексат, циклоспорин А и прочие соединения.

Иммуностимулирующие средства делятся на такие группы:

1. Полисахариды (липополисахариды бактерий – продигиозан, пирогенал);

2. Производные нуклеиновых кислот (натрия нуклеинат, метилурацил и др.);

3. Интерфероны (виаферон и др.);

4. Вакцина БЦЖ (BCG) – препарат из туберкулезной палочки;

5. Препараты тимуса (т-активин, тималин и др.) - олигопептиды, выделенные из тимуса крупного рогатого скота.

Противоалергические средства по направлению действия:

І. Снижают аллергические реакции немедленного типа:

1.1. Глюкокортикоиды (гидрокортизон и др.)

1.2. Протигистаминные (торможение высвобождения и действия гистамина – блокираторы Н1-рецепторов, димедрол и др.)

1.3. Ингибиторы фибринолиза (аминокапроновая кислота)

1.4. Торможение проявлений аллергической реакции (адреналин, атропин и др.).

ІІ. Угнетают аллергические реакции замедленного типа (иммунодепрессоры , см. выше).

ІІІ. Уменьшают повреждения тканей (кортикостероиды, нестероидные противовоспалительные препараты).

Полость рта первой встречается с инородными веществами, вирусами, микроорганизмами, грибками и т.п., которые поступают в организм при потреблении пищи. Поэтому слизистая оболочка полости рта имеет высокую антиинфекционную стойкость, содержит большое количество Т- и В-лимфоцитов.

Полость рта имеет иммунитет в определенной мере независимый от общей иммунной системы организма. Если в сыворотке крови человека в основном есть иммуноглобулин IgG, то в слюне уровень ІgА может быть в 100 раз большим, чем IgG. Главным фактором специфической защиты в слюне есть ІgА.

ІgА представленны в организме двумя типами: сировоточным и секреторным. Сироваточный по своему строению мало отличается от IgG и состоит из двух пар полипептидных цепей, соединенных – S – S – связями.

Секреторный ІgА стойкий к действию пищеварительных протеаз, ибо его пептидные связи защищены секреторным компонентом, что имеет биологическое значение. ІgА синтезируется в плазматических клетках собственно слизистой оболочки и в слюнных железах.

Антигенами (АГ) называют соединения, которые в силу своего особого строения воспринимаются организмом как инородные и индуцируют специфический иммунный ответ - синтез антител, формирование сенсибилизированных Т-лимфоцитов, иммунологической памяти или толерантности. Такие же свойства присущие иммуногенам, но понятие АГ несколько шире, так как распространяется на такие вещества, которые неиммуногенны, но могут вступать в иммунологические реакции с образованием комплекса антиген-антитело.

По химической природе АГ относятся к биополимерам - белкам, полисахаридам, нуклеиновым кислотам. Показано, что на поверхности молекулы АГ есть лишь отдельные участки, которые способные соединяться с антителами. Это так называемые антигенные детерминанты, в состав которых входят остатки 7-14 аминокислот (для белков) или 2-6 моносахаридов (для полисахаридов). Количество АГ детерминант зависит от молекулярной массы АГ. Так, 1 молекула тиреоглобулина (м.м.650000) содержит 40, яичного альбумина (м.м.44000) - 5 АГ детерминант. АГ детерминанты, как правило, отличаются жесткостью структуры, некоторые из них сохраняются после денатурации белка. В состав АГ детерминанты обязательно входят циклические, но также заряженные и прочие аминокислоты. Существуют видовые антигены, а также индивидуальные антигены или изоантигены. За возникновение трансплантационного иммунитета и отторжение трансплантанта отвечают антигены гистосовместимости, которые содержатся на поверхности клеток. На 6-й хромосоме есть группа генов ГКГС (главного комплекса гистосовместимости) класса I и класса II. Каждый локус генов состоит из многих аллелей. Поэтому количество вариантов генов ГКГС огромно, его оценивают цифрой 1 х 1013 (десять трилионов).

Интерфероны - противовирусные белки, относятся к группе цитокинов. Есть α-, β-, γ-интерфероны. α - синтезируются лейкоцитами крови, β- фибробластами, γ - Т- и В-лимфоцитами.

Функция интерферонов - уничтожение клеток, пораженных вирусами. Механизм действия состоит в инактивации интерфероном (через специфическую протеинкиназу) фактора инициации синтеза белка – eIF-2, без которого синтез белка в клетке прекращается и клетка гибнет. Кроме того, интерферон активирует в клетке через ряд посредников ДНК-азу І, которая гидролизирует вирусную РНК.

В медицинской практике отмечена противоопухолевая активность интерферона.

Ладыжинский завод ферментативных препаратов, который находится в Винницкой области, является единственным предприятием в странах СНГ, где в промышленных масштабах методом генной инженерии вырабатывается лейкоцитарный интерферон человека. Название препарата - виаферон.

Центральными понятиями иммунологии являются антигены и антитела.

Лизоцим (мурамидаза) является ферментом бактерицидного действия. Механизм его действия состоит в том, что происходит гидролиз β-(1 4)- гликозидной связи пептидогликановой оболочки микроорганизмов.



Ниже приведена структура дисахаридного компонента полисахаридной цепи пептидогликана, который состоит из N-ацетилглюкозамина и мурамовой кислоты (О-лактил-N-ацетилглюкозамин):



Поскольку пептидогликаны составляют защитную стенку большинства бактерий (грампозитивных и грамнегативных), лизоцим владеет широким спектром бактерицидности. Лизоцим содержится в крови, слюне, слезах, моче и других биологических жидкостях и объектах.