Микробы

Как работает вакцина? Какие изменения в организме проис­ходят после ее введения? Какова химическая природа иммунитета? Более полувека защитные средства организма против инфек­ции были известны биологам под названием антитела.

(Конеч­но же ученые знали о существовании в крови белых кровяных клеток, так называемых фагоцитов, которые способны пожирать бактерии. Это открытие сделал еще в 1883 году русский биолог Илья Ильич Мечников, который впоследствии стал преемником Пастера, сменив его на посту директора Института Пастера в Париже, и который в 1908 году вместе с Эрлихом был удостоен звания лауреата Нобелевской премии в области медицины и физиологии. Но фагоциты бессильны против вирусов и, по всей видимости, не вовлекаются в процесс образования иммунитета в том аспекте, в котором рассматриваем его мы.) Вирус, как и почти любое чужеродное вещество, попадающее в организм, яв­ляется антигеном, В ответ на попадание антигена организм в целях борьбы с инфекцией вырабатывает специфические анти­тела, которые нейтрализуют антиген, связываясь с ним.

Еще задолго до того, как ученые смогли выделить антигены, они были достаточно уверены в том, что по химической приро­де в большинстве своем антигены являются белками. Белковая структура наиболее подходящая для антитела - только белок спо­собен «схватить» и обезвредить другой белок; только белок благодаря тонкости и разнообразию своей структуры способен рас­познать и соединиться с определенным антигеном.

Еще в начале 20-х годов XX века Карл Ландштайнер (тот, кото­рый установил наличие у человека четырех групп крови) провел серию экспериментов, убедительно доказавших, что антитела обла­дают высокой специфичностью. Вещества, которые он использовал для инициации образования антител, не являлись антигенами, это были гораздо более простые по строению химические соединения, структура которых была хорошо известна. Ландштайнер работал с соединениями мышьяка, так называемыми арсанилиновыми кисло­тами. Комплекс арсанилиновой кислоты с простым белком, таким, как, например, альбумин яичного белка, обладает свойствами анти­гена: при введении его животным в сыворотке их крови появляют­ся антитела. Более того, эти антитела специфичны по отношению к арсанилиновой кислоте; сыворотка крови животных осаждала только комплексы яичного альбумина с арсанилиновой кислотой, но не осаждала чистый альбумин. Можно было получить антитела, которые взаимодействовали с арсанилиновой кислотой, не присо­единенной к альбумину. Ландштайнер показал также, что неболь­шие изменения в структуре арсанилиновой кислоты отражаются в структуре антител. Антитела, образование которых вызвала одна мо­дификация арсанилиновой кислоты, не взаимодействовали с други­ми ее разновидностями, какими бы малыми ни были различия меж­ду ними.

Для обозначения такого соединения, как арсанилиновая кисло­та, которое при соединении с белком обладает способностью вызы­вать образование антител, Ландштайнер ввел новый термин - гаптен (от греческого слова «связывать»). Можно предположить, что каждый природный антиген имеет на своей молекуле специфичес­кий участок, который и выступает в роли гаптена. Согласно такой теории, структура вирусных частиц, которые используют для вакци­нации, вследствие искусственных модификаций (температурная или химическая обработка, выведение мутантных штаммов) претер­певает столь существенные изменения, что эти микроорганизмы становятся неспособными повреждать клетки, но гаптеновые груп­пы на их поверхности остаются неповрежденными, что сохраняет способность вирусов вызывать образование к ним антител.

Представляло большой интерес изучение химической приро­ды естественных гаптенов. Ведь если определить их химическую структуру, то можно было бы в качестве вакцины, вызывающей образование специфических антител к определенному антигену, использовать одни только гаптены (может быть, в соединении их с какими-нибудь безвредными белками). Это позволило бы отказаться от необходимости использовать токсины или ослабленные вирусы, что всегда влечет за собой хотя и небольшой, но все же риск.