Казахстанско-Российский Медицинский Университет
СРС
На тему: История развития иммунологии. Теория иммунитета.
Сделала:Сарсенова.А.Б.Проверила: Доцент М.Г.Сабирова.
Кафедра: Микробиологии, иммунологии с курсами эпидемиологии.
Факультет:Мед.Проф.Дело.
Группа:202 А
Алматы 2011
Содержание
Введение
1.
Зарождение иммунологии
2.
Образование макрофагов и лимфоцитов
3.
Развитие клеток иммунной системы
4.
Барьеры против инфекций
4.1
Механизмы иммунологической защиты
организма
5.
Воспаление как механизм неспецифического
иммунитета
6.
Роль Т - лимфоцитов в иммунном ответе
7.
Фагоцитоз
8.
Гуморальный и клеточный иммунитет
9.
Характерные черты специфического иммунитета
10.
Клеточные механизмы иммунитета
11.
Эффекторные механизмы иммунитета
12.
Иммунодефицитные состояния (ИДС)
13.
Как организм защищается от вирусов
14.
Как организм защищается от бактерий
15.
Апоптоз как средство профилактики
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение
Дженнер Э.
Мечников
И.И.
Введение
Глава
I. Органы и клетки иммунной
системы
1.
Зарождение иммунологии
Начало
развития иммунологии относится
к концу XVIII века и связано с именем
Э. Дженнера, впервые применившего на основании
лишь практических наблюдений впоследствии
обоснованный теоретически метод вакцинации
против натуральной оспы.
Открытый
Э. Дженнером факт лег в основу
дальнейших экспериментов Л. Пастера,
завершившихся формулировкой принципа
профилактики от инфекционных заболеваний
- принцип иммунизации ослабленными или
убитыми возбудителями.
Развитие
иммунологии долгое время происходило
в рамках микробиологической науки
и касалось лишь изучения невосприимчивости
организма к инфекционным агентам. На
этом пути были достигнуты большие успехи
в раскрытии этиологии ряда инфекционных
заболеваний. Практическим достижением
явилась разработка методов диагностики,
профилактики и лечения инфекционных
заболеваний в основном путем создания
различного рода вакцин и сывороток. Многочисленные
попытки выяснения механизмов, обусловливающих
устойчивость организма против возбудителя,
увенчались созданием двух теорий иммунитета
- фагоцитарной, сформулированной в 1887 году
И. И. Мечниковым, и гуморальной, выдвинутой
в 1901 году П. Эрлихом.
Начало
XX века - время возникновения другой
ветви иммунологической науки - иммунологии
неинфекционной. Как отправной точкой
для развития инфекционной иммунологии
явились наблюдения Э. Дженнера, так для
неинфекционной - обнаружение Ж. Борде
и Н. Чистовичем факта выработки антител
в организме животного в ответ на введение
не только микроорганизмов, а вообще чужеродных
агентов. Свое утверждение и развитие
неинфекционная иммунология получила
в созданном И. И. Мечниковым в 1900 г. учении
о цитотоксинах - антителах против определенных
тканей организма, в открытии К. Ландштейнером
в 1901 году антигенов человеческих эритроцитов.
Результаты
работ П. Медавара (1946) расширили
рамки и привлекли пристальное
внимание к неинфекционной иммунологии,
объяснив, что в основе процесса отторжения
чужеродных тканей организмом лежат тоже
иммунологические механизмы. И именно
дальнейшее расширение исследований в
области трансплантационного иммунитета
привлекло к открытию в 1953 году явления
иммунологической толерантности - неотвечаемости
организма на введенную чужеродную ткань.
Во главу
своей системы И. И. Мечников ставил
фагоцит, или клетку. Против такой
трактовки яростно выступали
сторонники “гуморального” иммунитета
Э. Беринг, Р. Кох, П. Эрлих (Нобелевские
премии 1901, 1905 и 1908 гг.). Латинское “гумор”
или “юмор” означает жидкость,
в данном случае имелась в виду кровь и
лимфа. Все трое считали, что организм
защищается от микробов с помощью особых
веществ, плавающих в гуморах. Их назвали
“а н т и т о к с и н ы” и “а н т и т е
л а”.
Нужно
отметить прозорливость членов Нобелевского
комитета, которые еще в 1908 г. попытались
примирить две противоборствующие теории
иммунитета, наградив И. И. Мечникова и
немца Пауля Эрлиха. Потом премии иммунологам
посыпались как из рога изобилия (см. Приложение).
Ученик
Мечникова бельгиец Ж. Борде открыл
в крови особое вещество.Оно оказалось
белком, который помогает антителам распознать
антиген.
А
н т и г е н а м и
называют вещества, которые при попадании
в организм стимулируют выработку
а н т и т е л. В свою очередь, антитела
представляют собой высокоспецифические
белки. Связываясь с антигенами (например
бактериальными токсинами), они нейтрализуют
их, не давая разрушать клетки. А н т и т
е л а синтезируются в организме лимфоцитами
или клетками лимфы. Л и м ф о й греки
называли чистую и прозрачную воду подземных
ключей и источников. Лимфа, в отличие
от крови, прозрачная желтоватая жидкость.
Лимфоциты находятся не только в лимфе,
но и в крови. Однако попадания антигена
в кровь еще не достаточно для того, чтобы
начался синтез антител. Необходимо, чтобы
антиген был поглощен и переработан фагоцитом,
или макрофагом. Таким образом, мечниковский
макрофаг стоит в самом начале иммунного
ответа организма. Схема этого ответа
может выглядеть следующим образом:
Антиген - Макрофаг - ? -
Лимфоцит - Антитела - Инфекционный
агент
Можно
сказать, что вокруг этой простенькой
схемки вот уже столетие кипят
страсти. Иммунология стала теорией
медицины и важной биологической проблемой.
Здесь завязываются молекулярная и клеточная
биология, генетика, эволюция и многие
другие дисциплины. Неудивительно, что
именно иммунологи получили львиную долю
биомедицинских Нобелевских премий.
2.
Образование макрофагов
и лимфоцитов
В
анатомическом отношении иммунная
система кажется разобщенной. Ее
органы и клетки рассеяны по всему
телу, хотя на самом деле все они
связаны в единую систему кровеносными
и лимфатическими сосудами. Органы иммунной
системы принято делить на ц е н
т р а л ь н ы е и п е р и ф е р и ч е с к и
е. К центральным органам относят костный
мозг
и тимус
, к периферическим органам
- лимфоузлы, селезенку,
лимфоидные
скопления
(разных размеров),
расположенные вдоль кишечника, легких
и т.д. (рис. 3).
Костный
мозг содержитстволовые
(или зародышевые
) клетки - родоначальницы
всех кроветворных клеток (эритроцитов,
тромбоцитов, лейкоцитов,
макрофагов и лимфоцитов
). Макрофаги
и лимфоциты - основные клетки иммунной
системы. Обобщенно и кратко их принято
называть и м м у н н о ц и т а м и.
Первые стадии развития иммуноциты проходят
в костном мозге. Это их колыбель.
Макрофаги
,
они же фагоциты
, - пожиратели инородных
тел и самые древние клетки иммунной системы.
Пройдя несколько стадий развития (рис.
4), они покидают костный мозг в виде моноцитов
(округлых клеток) и определенное время
циркулируют в крови. Из кровяного русла
они проникают во все органы и ткани, где
меняют свою круглую форму на отороченную.
В таком виде они становятся более подвижными
и способными прилипать к любым потенциальным
“чужеродцам”.
Лимфоциты
сегодня считаются главными фигурами
в иммунологическом надзоре. Это система
клеток с различным функциональным предназначением.
Уже в костном мозге предшественники лимфоцитов
разделяются на две крупные ветви. Одна
из них - у млекопитающих - завершает свое
развитие в костном мозге, а у птиц в специализированном
лимфоидном органе - бурсе (сумке), от латинского
слова bursa. Отсюда эти лимфоциты получили
название bursa-зависимые, или В-лимфоциты
.
Другая крупная ветвь предшественников
из костного мозга переселяется в другой
центральный орган лимфоидной системы
- тимус. Эта ветвь лимфоцитов получила
название тимус-зависимые, или Т-лимфоциты
(общая схема развития клеток иммунной
системы представлена на рис. 4).
3.
Развитие клеток иммунной
системы
В
- лимфоциты, как и моноциты, проходят
созревание в костном мозге, откуда
зрелые клетки выходят в кровяное
русло. В-лимфоциты также могут
покидать кровяное русло, оседая в селезенке
и лимфоузлах, и превращаться в
плазматические клетки.
Важнейшее
событие в развитии В-лимфоцитов
- перекомбинация и мутирование генов,
имеющих отношение к синтезу а н
т и т е л (белков из класса иммуноглобулинов,
направленных против антигенов). В
результате такой генной перекомбинации
каждый В-лимфоцит становится носителем
индивидуального гена, способного синтезировать
отдельные антитела против одного антигена.
И поскольку В-популяция состоит из множества
отдельных клонов (потомства этих антителопродуцентов),
то в совокупности они способны распознать
и уничтожить весь набор возможных антигенов.
После того как гены сформировались и
молекулы антител появились на клеточной
поверхности в виде рецепторов, В-лимфоциты
покидают костный мозг. Короткое время
они циркулируют в кровяном русле, а затем
внедряются в периферические органы, как
бы торопясь выполнить свое жизненное
предназначение, поскольку срок жизни
этих лимфоцитов невелик, всего 7-10 дней.
Т-лимфоциты
в период развития в тимусе именуются
тимоцитами
. Тимус расположен в грудной
полости непосредственно за грудиной
и состоит из трех отделов. В них тимоциты
проходят три стадии развития и обучения
на и м м у н о к о м п е т е н т н о с т
ь (рис. 5). В наружном слое (субкапсулярной
зоне) пришельцы из костного мозга содержатся
как предшественники
, проходят здесь
как бы адаптацию и еще лишены рецепторов
для распознания антигенов. Во втором
отделе (корковом слое) они под действием
тимусных (ростовых и дифференцирующих)
факторов приобретают
необходимые
Т-клеточной популяции
рецепторы
для антигенов. После перехода
в третий отдел тимуса (мозговой слой)
тимоциты дифференцируются по функциональному
признаку и становятся
зрелыми
Т-клетками (рис. 6).
Приобретенные
рецепторы, в зависимости от биохимической
структуры белковых макромолекул, определяют
их функциональный статус. Большая часть
Т-лимфоцитов становится эффекторными
клетками, которые называются Т-киллерами
(от англ. killer - убийца). Меньшая часть выполняет
регуляторную
функцию: Т-хелперы
(от англ. helper - помощники) усиливают иммунологическую
реактивность, а Т-супрессоры
, напротив,
ослабляют ее. В отличие от В-лимфоцитов,
Т-лимфоциты (преимущественно Т-хелперы)
с помощью своих рецепторов способны распознавать
не просто чужое, а измененное “свое”,
т.е. чужеродный антиген должен быть представлен
(обычно макрофагами) в комплексе с собственными
белками организма. После завершения развития
в тимусе часть зрелых Т-лимфоцитов остается
в мозговом слое, а большая часть покидает
его и расселяется в селезенку и лимфоузлы.
Долгое
время оставалось непонятным, почему
в тимусе гибнут более 90% поступающих из
костного мозга ранних предшественников
Т-клеток. Известный австралийский иммунолог
Ф. Бернет предполагает, что в тимусе происходит
гибель тех лимфоцитов, которые способны
к аутоиммунной агрессии. Основная причина
столь массовой гибели связана с отбором
клеток, которые способны реагировать
со своими собственными антигенами. Все
лимфоциты, не прошедшие контроля на специфичность,
погибают.
4.1.
Механизмы иммунологической
защиты организма
Таким
образом, даже краткий экскурс в историю
развития иммунологии позволяет оценить
роль этой науки в решении ряда медицинских
и биологических проблем. Инфекционная
иммунология - прародительница общей иммунологии
- стала в настоящее время только ее ветвью.
Стало
очевидным, что организм очень точно различает
”свое” и “чужое”, а в основе реакций,
возникающих в нем в ответ на введение
чужеродных агентов (вне зависимости от
их природы), лежат одни и те же механизмы.
Изучение совокупности процессов и механизмов,
направленных на сохранение постоянства
внутренней среды организма от инфекций
и других чужеродных агентов - иммунитета,
лежит в основе иммунологической науки
(В. Д. Тимаков, 1973 г.).
Вторая
половина ХХ века ознаменовалась бурным
развитием иммунологии. Именно в эти
годы была создана селекционно-клональная
теория иммунитета, вскрыты закономерности
функционирования различных звеньев лимфоидной
системы как единой и целостной системы
иммунитета. Одним из важнейших достижений
последних лет явилось открытие двух независимых
эффекторных механизмов в специфическом
иммунном ответе. Один из них связан с
так называемыми В-лимфоцитами, осуществляющими
гуморальный ответ (синтез иммуноглобулинов),
другой - с системой Т-лимфоцитов (тимусзависимых
клеток), следствием деятельности которых
является клеточный ответ (накопление
сенсибилизированных лимфоцитов). Особенно
важным является получение доказательств
существования взаимодействия этих двух
видов лимфоцитов в иммунном ответе.
Результаты
исследований позволяют утверждать,
что иммунологическая система - важное
звено в сложном механизме адаптации человеческого
организма, а его действие в первую очередь
направленно на сохранение антигенного
гомеостаза, нарушение которого может
быть обусловленно проникновение в организм
чужеродных антигенов (инфекция, трансплантация)
или спонтанной мутации.
Nezelof представил
себе схему механизмов, осуществляющих
иммунологическую защиту следующим образом:
Но, как показали исследования последних лет, деление иммунитета на гумморальный и клеточный весьма условно. Дейтсвительно, влияние антигена на лимфоцит и ретикулярную клетку осуществляется с помощью микро- и макрофагов, перерабатывающих иммунологическую информацию. В то же время реакция фагоцитоза, как правило, участвуют гуморальные факторы, а основу гуморального иммунитета составляют клетки, продуцирующие специфические иммуноглобулины. Механизмы, направленные на элиминацию чужеродного агента, чрезвычайно разнообразны. При этом можно выделить два понятия - “иммунологическая реактивность” и “неспецифические факторы защиты”. Под первым понимаются специфические реакции на антигены, обусловленные высокоспецифической способностью организма реагировать на чужеродные молекулы. Однако защищенность организма от инфекций зависит еще и от степени проницаемости для патогенных микроорганизмов кожных и слизистых покровов, и наличия в их секретах бактерицидных субстанций, кислотности желудочного содержимого, присутствия в биологических жидкостях организма таких ферментных систем, как лизоцим. Все эти механизмы относятся к неспецифическим факторам защиты, так как нет никакого специального реагирования и все они существуют вне зависимости от присутствия или отсутствия возбудителя. Некоторое особое положение занимают фагоциты и система комплемента. Это обусловлено тем, что, несмотря на неспецифичность фагоцитоза, макрофаги участвуют в переработке антигена и в кооперации Т- и В-лимфоцитов при иммуном ответе, то есть участвуют в специфических формах реагирования на чужеродные субстанции. Аналогично выработка комплемента не является специфической реакцией на антиген, но сама система комплемента участвует в специфических реакциях антиген-антител.
5.
Воспаление как механизм
неспецифического иммунитета
Воспаление
- реакция организма на чужеродные
микроорганизмы и продукты
тканевого распада. Это основной
механизм е с т е с т в е н н о г
о (врожденного
, или неспецифического
)
иммунитета, равно как начальный и заключительный
этапы иммунитета
п р и о б р е т е н н о г о. Как и всякая
защитная реакция, оно должно сочетать
способность распознавать чужеродную
для организма частицу с
действенным способом ее обезвреживания
и удаления из организма. Классический
пример - воспаление, вызванное занозой,
прошедшей под кожу и загрязненной бактериями.
В норме стенки кровеносных
сосудов непроницаемы для компонентов
крови - плазмы и форменных элементов (эритроцитов
и лейкоцитов). Повышенная проницаемость
для плазмы крови -следствие изменения
стенки сосудов, образования "щелей"
между плотно прилегающими друг к другу
клетками эндотелия. В районе занозы наблюдается
торможение движения эритроцитов и лейкоцитов
(клеток белой крови), которые
начинают как бы липнуть к стенкам капилляров,
образуя “пробки”. Два типа
лейкоцитов - моноциты и
нейтрофилы - начинают активно “протискиваться”
из крови в окружающую ткань между
клетками эндотелия в районе формирующегося
воспаления.
Моноциты
и нейтрофилы предназначены
для фагоцитоза - поглощения и
разрушения посторонних частиц.
Целенаправленное активное движение к
очагу воспаления носит название
х е м о т а к с и с а. Придя к месту воспаления,
моноциты превращаются в макрофаги. Это
клетки с тканевой локализацией, активно
фагоцитирующие, с “липкой” поверхностью,
подвижные, как бы ощупывающие все, что
находится в ближайшем окружении.
Нейтрофилы также приходят в очаг воспаления,
и их фагоцитирующая активность
возрастает. Фагоцитирующие клетки
накапливаются, активно поглощают и разрушают
(внутриклеточно) бактерии и обломки клеток.
Активизация трех
главных систем, участвующих в
воспалении, определяет состав и динамику
“действующих лиц”. Они включают
систему образования кининов,
систему комплемента
и систему активированных
фагоцитирующих
клеток.
6. Роль Т - лимфоцитов в иммунном ответе
7.
Фагоцитоз
Громадная
роль фагоцитоза не только во врожденном,
но и в приобретенном иммунитете
становится все более очевидной благодаря
работам последнего десятилетия. Фагоцитоз
начинается с накопления фагоцитов
в очаге воспаления. Главную роль в этом
процессе играют моноциты и нейтрофилы.
Моноциты, придя в очаг воспаления, превращаются
в макрофаги - тканевые фагоцитирующие
клетки. Фагоциты, взаимодействуя с бактериями,
активируются, их мембрана становится
“липкой”, в цитоплазме накапливаются
гранулы, наполненные мощными протеазами.
Возрастают поглощение кислорода и генерация
активных форм кислорода (кислородный
взрыв), включая перекиси водорода и
гипохлорита, а также
и т.д.................
Добавлено в закладки: 0
Каждый человек знаком с загадочным словом «иммунитет» — механизмом защиты организма от вредоносных и чужеродных объектов. Но как работает иммунная система, справляется ли она и как мы можем ей помочь? Как происходили открытия в этой области и что они дали и дают?
Илья Мечников и его открытие
Еще в древности люди понимали, что организм имеет особую защиту. Во время эпидемий оспы, чумы и холеры, когда похоронные команды не успевали убирать с улиц трупы, были и те, кто справлялся с болезнью или те, кого она вообще не коснулась. Значит, в организме человека существует механизм, защищающий его от инфекций извне. Его назвали иммунитетом (от латинского immunitas — освобождение, избавление от чего либо) — это способностью организма сопротивляться, обезвреживать и разрушать чужеродные клетки, различные инфекции и вирусы.
Еще в древнем Китае лекарями было подмечено, что единожды переболевший человек больше не заболевал оспой (эпидемия оспы впервые прокатилась по Китаю в IV веке). Эти наблюдения привели к первым попыткам защититься от инфекции при помощи искусственного заражения инфекционным материалом. Лекари стали вдувать в нос здоровым людям измельченные оспенные струпья, делали «инъекции» здоровым людям из содержимого пузырьков больных оспой. В Турции первыми «подопытными кроликами» были девочки, которых растили для гарема, чтобы их красота не страдала от рубцов после оспы.
Ученые долго бились над объяснением этих явлений.
Отцом-основателем иммунологии в конце 19 века является известный французский врач Луи Пастер, который считал, что невосприимчивость организма к микробам и болезням определяется тем, что тело человека не подходит микробам как питательная среда, но описать механизм иммунного процесса он не смог.
Впервые это сделал великий русский биолог и патолог Илья Мечников, который с детства проявлял интерес к естествознанию. Окончив за 2 года 4-х годичный курс естественного отделения Харьковского университета, он занимался исследованиями в эмбриологии беспозвоночных и в 19 лет стал кандидатом наук, а в 22 года — доктором наук и возглавил вновь организованный Бактериологический институт в Одессе, где изучал действие защитных клеток собаки, кролика и обезьяны на микробы, вызывающие различные инфекционные заболевания.
Позже, Илья Мечников, изучая внутриклеточное пищеварение беспозвоночных, наблюдал под микроскопом за личинкой морской звезды и его осенила новая мысль. Подобно тому, как у человека происходит воспаление при занозе, когда клетки противодействуют инородному телу, он предположил, что нечто подобное должно происходить и при занозе, вставленной в любое тело. Он ввел шип розы в подвижные прозрачные клетки морской звезды (амебоциты) и через некоторое время увидел, что амебоциты скопились вокруг занозы и пытались либо поглотить инородное тело, либо создавали вокруг него защитный слой.
Так Мечникову пришла мысль, что существуют клетки, которые выполняют в организме защитную функцию.
В 1883 году Мечников выступил на съезде естествоиспытателей и врачей в Одессе с докладом «Целебные силы организма», где впервые озвучил свое представление о специальных органах защиты организма. В своем докладе он впервые предположил, что к системе целебных органов позвоночных следует отнести селезенку, лимфатические железы и костный мозг.
Сказано это было более 130 лет назад, когда врачи всерьез считали, что организм освобождается от бактерий только с помощью мочи, пота, желчи и кишечного содержимого.
В 1987 году Мечников с семьей покинул Россию и по приглашению микробиолога Луи Пастера стал заведовать лабораторией в частном институте Пастера в Париже (Луи Пастер известен тем, что разработал прививки против бешенства, используя высушенный мозг зараженных бешенством кроликов, против сибирской язвы, холеры кур, краснухи свиней).
Мечников и Пастер ввели новое понятие «иммунитет», под которым понимали невосприимчивость организма к различного рода инфекциям, любым генетически чужеродным клеткам.
Мечников назвал клетки, которые либо поглощали, либо обволакивали инородное тело, попавшее в организм, фагоцитами, что в переводе с латинского значит «пожиратели», а само явление — фагоцитозом. Более 20 лет понадобилось ученому, чтобы доказать свою теорию.
К клеткам-фагоцитам относятся лейкоциты, которых Мечников делил на микрофаги и макрофаги. «Радары» фагоцитов засекают в организме вредоносный объект, уничтожают его (разрушают, переваривают) и выставляют на поверхность своей клеточной мембраны антигены переваренной частицы. После этого, вступая в контакт с другими клетками иммунитета, фагоцит передает им информацию о вредоносном объекте – бактериях, вирусах, грибах и других патогенах. Эти клетки «запоминают» представленный антиген, чтобы при повторном его попадании суметь дать отпор. Такова была его теория.
Говоря об Илье Мечникова добавлю, что он создал первую русскую школу микробиологов, иммунологов и патологов, был многогранен в своих знаниях (его, например, интересовали вопросы старения) и умер на чужбине в 1916 году после перенесенных инфарктов в возрасте 71 года. Мечникову пришлось пережить смерть первой жены от туберкулеза, яростное научное противостояние с немецкими микробиологами Паулем Эрлихом и Робертом Кохом, которые напрочь отвергали теорию фагоцитоза. Тогда Мечников приехал в руководимый Кохом Гигиенический институт в Берлине, чтобы показать некоторые итоги работы по фагоцитозу, но это не убедило Коха и только спустя 19 лет после первой встречи с русским исследователем, в 1906 году Кох публично признал свою неправоту. Мечников также работал над вакциной от туберкулеза, брюшного тифа и сифилиса. Он разработал профилактическую мазь, которую испытал на себе, специально заразившись сифилисом. Эта мазь защитила множество солдат, среди которых распространенность болезни доходила до 20%. Сейчас ряд бактериологических и иммунологических институтов России носит имя И.И.Мечникова).
За открытие фагоцитарной (клеточной) теории иммунитета Илья Мечников получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине вместе с Паулем Эрлихом — автором гуморальной теории иммунитета.
Пауль Эрлих доказывал, что главная роль в защите от инфекций принадлежит не клеткам, а открытым им антителам - специфическим молекулам, которые образуются в сыворотке крови в ответ на внедрение агрессора. Теория Эрлиха получила название теории гуморального иммунитета (этата часть иммунной системы, которая осуществляет свою функцию в жидких средах организма — крови, межтканевых жидкостях).
Присуждая в 1908 году ученым — противникам Мечникову и Эрлиху престижную премию на двоих, тогдашние члены Нобелевского комитета даже не предполагали, что их решение было провидческим: оба ученых в своих теориях оказались правы.
Они вскрыли лишь некоторые ключевые моменты «первой линии обороны» — системы врождённого иммунитета.
Два вида иммунитета их взаимосвязь
Как оказалось, в природе существуют две линии защиты или два вида иммунитета. Первая — система врождённого иммунитета, которая нацелена на разрушение клеточной мембраны чужеродной клетки. Она присуща всем живым существам - от блошки дрозофилы до человека. Но если всё же какой-либо белковой молекуле-чужаку удалось прорваться сквозь «первую линию обороны», с ней расправляется «вторая линия» — приобретённый иммунитет. Врожденный иммунитет передаются младенцу еще во время беременности, по наследству.
Приобретенный (специфический) иммунитет — это высшая форма защиты, которая присуща только позвоночным. Механизм приобретённого иммунитета очень сложен: при попадании в организм чужеродной белковой молекулы, белые кровяные клетки (лейкоциты) начинают производить антитела — на каждый белок (антиген) вырабатывается своё определённое антитело. Сначала активируются так называемые T-клетки (T-лимфоциты), которые начинают производить активные вещества, запускающие синтез антител B-клетками (B-лимфоциты). Сила или слабость иммунной системы обычно оценивается по количеству именно B- и T-клеток. Затем выработанные антитела «садятся» на вредоносные белки-антигены, которые находятся на поверхности вируса или бактерии и развитие инфекции в организме блокируется.
Как и врождённый иммунитет, приобретённый иммунитет разделяют на клеточный (T-лимфоциты) и гуморальный (антитела, продуцируемые B-лимфоцитами).
Процесс выработки защитных антител запускается не сразу, у него есть определённый инкубационный период, зависящий от типа патогена. Но если процесс активации пошёл, то при попытке инфекции вновь проникнуть в организм, B-клетки, могущие долго пребывать в «спящем состоянии», моментально реагируют выработкой антител и инфекция будет уничтожена. Поэтому на некоторые виды инфекций у человека вырабатывается иммунитет на всю оставшуюся жизнь.
Система врождённого иммунитета неспецифична и не обладает «долгосрочной памятью», она реагирует на молекулярные структуры, входящие в состав клеточной мембраны бактерий, присущих всем патогенным микроорганизмам.
Именно врождённый иммунитет руководит запуском и последующей работой приобретенного иммунитета. Но каким образом система врождённого иммунитета подаёт знак системе приобретённого иммунитета на выработку специфических антител? За решение этого ключевого вопроса иммунологии была присуждена Нобелевская премия 2011 года.
В 1973 году Ральф Штайнман открыл новый вид клеток, которые назвал дендритными, поскольку внешне они напоминали дендриты нейронов, имеющих разветвленное строение. Клетки обнаружились во всех тканях организма человека, которые соприкасались с внешней средой: в коже, лёгких, слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта.
Штайнман доказал, что дендритные клетки служат посредниками между врождённым и приобретённым иммунитетом. То есть «первая линия обороны» подаёт через них сигнал, который активирует T-клетки и запускает каскад выработки антител B-клетками.
Главная задача дендроцитов состоит в том, чтобы захватывать антигены и преподносить их Т- и В-лимфоцитам. Они могут даже высовывать «щупальца» сквозь поверхность слизистой оболочки, чтобы собирать антигены снаружи. Переварив чужеродные вещества, они выставляют их фрагменты на своей поверхности и перемещаются в лимфоузлы, где и происходит их встреча с лимфоцитами. Те инспектируют предъявленные фрагменты, опознают «образ врага» и развивается мощный иммунный ответ.
Ральф Штайнман сумел доказать, что у иммунитета существует особый «дирижер». Это специальные клетки-часовые, которые постоянно заняты поиском чужеродных вторжений в организм. Обычно они расположены на коже, слизистых покровах и ждут своего часа, чтобы начать действовать. Обнаружив «чужих», дендритные клетки начинают бить в барабан - подают сигнал Т-лимфоцитам, которые в свою очередь предупреждают другие иммунные клетки о готовности к отражению атаки. Дендритные клетки могут забирать белки у патогенов и предъявлять их врожденной иммунной системе для опознания.
Дальнейшие исследования Штайнмана и других ученых показали, что дендроциты регулируют активность иммунной системы, препятствуя атакам на собственные молекулы организма и развитию аутоиммунных болезней
Штайнман понял, что «дирижеры» иммунной системы могут сработать не только в борьбе с инфекциями, но и в лечении аутоиммунных заболеваний и опухолей. На основе дендритных клеток он создал вакцины от нескольких видов рака, которые проходят клинические испытания. В лаборатории Штайнмана сейчас работают над вакциной против ВИЧ. На них возлагают надежды и онкологи.
Главным испытуемым в борьбе с онкологическим заболеванием стал он сам.
Рокфеллеровский университет заявил, что изобретенное Штайнманом лечение рака действительно продлило ему жизнь. Ученый сумел прожить четыре с половиной года при том, что шансы продлить жизнь хотя бы на год для этого вида рака составляют не больше 5 процентов. За неделю до смерти он продолжал работать у себя в лаборатории, а умер за несколько часов до решения Нобелевского комитета о присуждении ему престижной премии (хотя по правилам Нобелевская премия посмертно не присуждается, но в данном случае было сделано исключение и денежные средства получила семья ученого).
Нобелевская премия 2011 года была присуждена не только Ральфу Штайнману за открытие дендритных клеток и их роли в активации адаптивного иммунитета, но и Брюсу Бойтлеру и Жюлю Хоффманну за открытие механизмов активации врождённого иммунитета.
Теория иммунитета
Дальнейший вклад в теорию иммунитета внес американский иммуннобиолог русско-узбекского происхождения Руслан Меджитов, который после окончания Ташкентского университета и аспирантуры в МГУ, в дальнейшем стал профессором Йельского университета (США) и научным светилой в мировой иммунологии.
Он обнаружил на клетках человека белковые рецепторы и проследил их роль в иммунной системе.
В 1996 году после нескольких лет совместной работы Меджитов и Джейнуэй совершили настоящий прорыв. Они предположили, что чужие молекулы должны распознаваться врожденным иммунитетом при помощи специальных рецепторов.
И они обнаружили эти рецепторы, приводящие в готовность ветвь иммунной системы — Т-клетки и В-клетки, отражающие атаки болезнетворных микроорганизмов и получившие название Толл- рецепторов. Рецепторы в первую очередь располагаются на клетках-фагоцитах, отвечающих за врождённый иммунитет.
Под большим увеличением электронного микроскопа со сканирующей приставкой на поверхности В-лимфоцитов видны многочисленные микроворсинки. На этих микроворсинках располагаются молекулярной величины структуры — рецепторы (чувствительные аппараты), распознающие антигены — сложные вещества, вызывающие в организме иммунную реакцию. Эта реакция заключается в образовании антител клетками лимфоидного ряда. Количество (плотность расположения) таких рецепторов на поверхности В-лимфоцитов очень велика.
Было установлено, что врожденная иммунная система заложена в геноме организма. Для всех сущих на Земле врождённый иммунитет — главный. И только у наиболее «продвинутых» по лестнице эволюции организмов — высших позвоночных — в дополнение возникает иммунитет приобретённый. Однако именно врождённый руководит его запуском и последующей работой.
Работы Руслана Меджитова признаны в мире. Он удостоен ряда престижных научных премий, в том числе премии Шао в области медицины в 2011году, которую в научных кругах зачастую называют «Нобелевской премией Востока». Эта ежегодная премия предназначена для прижизненного награждения «учёных, вне зависимости от расы, гражданства и религиозных воззрений, которые совершили значительные открытия в академических и научных исследованиях и разработках, и чья работа оказала существенное положительное влияние на человечество». Премия Шао учреждена с 2002 года под покровительством филантропа с полувековым стажем Шао Ифу — одного из основателей кинематографа Китая и ряда других стран Юго-Восточной Азии.
Во многом мы сами можем позаботиться о своем здоровье, имея полезные знания в этой области. Подписывайтесь на мои новости - интересные статьи о продуктах питания, растениях и здоровом образе жизни.
Термин "иммунитет" возник от латинского слова "immunitas" - освобождение, избавление от чего-либо. В медицинскую практику он вошел в XIX веке, когда им стали обозначать "освобождение от болезни" (французский словарь Литте, 1869). Но еще задолго до появления термина у медиков существовало понятие об иммунитете в значении невосприимчивости человека к болезни, которое обозначалось как "самоисцеляющая сила организма" (Гиппократ), "жизненная сила" (Гален) или "залечивающая сила" (Парацельс). Врачам давно была известна присущая людям от рождения невосприимчивость (резистентность) к болезням животных (например, куриной холере, чуме собак). Сейчас это называют врожденным (естественным) иммунитетом. С древних времен медики знали, что человек не болеет некоторыми болезнями дважды. Так, еще в IV веке до н.э. Фукидид, описывая чуму в Афинах, отмечал факты, когда люди, которые чудом выживали, могли ухаживать за больными без риска заболеть вновь. Жизненный опыт показывал, что у людей может возникать стойкая невосприимчивость к повторному заражению после перенесённых тяжёлых инфекций, таких, например, как тиф, оспа, скарлатина. Такое явление называют приобретенным иммунитетом.
В конце XVIII века англичанин Эдвард Дженнер использовал коровью оспу для защиты человека от натуральной оспы. Будучи убежденным, что искусственное заражение человека - безвредный способ предотвращения тяжелой болезни, он в 1796 году провел первый успешный эксперимент на человеке.
В Китае и Индии прививку оспы практиковали еще за несколько столетий до ее введения в Европе. Болячками переболевшего оспой человека расцарапывали кожу здорового человека, который обычно после этого переносил инфекцию в слабой, не смертельной форме, после чего выздоравливал и оставался устойчивым к последующим заражениям оспой.
Спустя 100 лет открытый Э. Дженнером факт лег в основу экспериментов Л. Пастера на куриной холере, завершившихся формулировкой принципа профилактики инфекционных заболеваний - принцип иммунизации ослабленными или убитыми возбудителями (1881 г.).
В 1890 году Эмиль фон Беринг сообщил, что после введения в организм животного не целых дифтерийных бактерий, а всего лишь некого токсина, выделенного из них, в крови появляется нечто, способное нейтрализовать или разрушать токсин и предотвращать заболевание, вызываемое целой бактерией. Более того, оказалось, что приготовленные из крови таких животных препараты (сыворотки) исцеляли детей, уже больных дифтерией. Вещество, которое нейтрализовало токсин и появлялось в крови только в его присутствии, получило название антитоксина. В дальнейшем подобные ему вещества стали называть общим термином - антитела. А тот агент, который вызывает образование этих антител, стали называть антигеном. За эти работы Эмиль фон Беринг был удостоен в 1901 году Нобелевской премии по физиологии и медицине.
В дальнейшем П. Эрлих разработал на этой базе теорию гуморального иммунитета, т.е. иммунитета, обеспечиваемого антителами, которые, продвигаясь по жидким внутренним средам организма, таким, как кровь и лимфа (от лат. humor - жидкость), поражают чужеродные тела на любом расстоянии от лимфоцита, который их производит.
Арне Тизелиус (Нобелевская премия по химии за 1948 год) показал, что антитела - это всего лишь обычные белки, но с очень большим молекулярным весом. Химическую структуру антител расшифровали Джералд Морис Эдельман (США) и Родни Роберт Портер (Великобритания), за что получили Нобелевскую премию в 1972 году. Было установлено, что каждое антитело состоит из четырех белков - 2-х легких и 2-х тяжелых цепей. Такая структура в электронном микроскопе по своему виду напоминает "рогатку" ( рис. 2). Часть молекулы антитела, которая связывается с антигеном, очень изменчива, поэтому ее называют вариабельной. Эта область содержится на самом кончике антитела, поэтому защитную молекулу иногда сравнивают с пинцетом, ухватывающим с помощью острых концов мельчайшие детали самого замысловатого часового механизма. Активный центр распознает в молекуле антигена небольшие участки, состоящие обычно из 4- 8 аминокислот. Эти участки антигена подходят к структуре антитела "как ключ к замку". Если антитела не могут справиться с антигеном (микробом) самостоятельно, на помощь им придут другие компоненты и, в первую очередь, специальные "клетки-пожиратели".
Позднее японец Сусумо Тонегава, основываясь на достижении Эдельмана и Портера, показал то, что никто в принципе не мог даже ожидать: те гены в геноме, которые отвечают за синтез антител, в отличие от всех других генов человека, обладают потрясающей способностью - многократно изменять свою структуру в отдельных клетках человека в течение его жизни. При этом они, варьируя в своей структуре, перераспределяются так, что потенциально готовы обеспечить производство нескольких сотен миллионов различных белков-антител, т.е. намного больше теоретического количества, потенциально действующих на человеческий организм извне чужеродных веществ - антигенов. В 1987 году С. Тонегава была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине "за открытие генетических принципов генерации антител".
Одновременно с создателем теории гуморального иммунитета Эрлихом наш соотечественник И.И. Мечников разработал теорию фагоцитоза и обосновал фагоцитарную теорию иммунитета. Он доказал, что у животных и человека существуют специальные клетки - фагоциты - способные поглощать и разрушать патогенные микроорганизмы и другой генетически чужеродный материал, оказавшийся в нашем организме. Фагоцитоз был известен ученым c 1862 г. по работам Э. Геккеля, но только Мечников первым связал фагоцитоз с защитной функцией иммунной системы. В последующей многолетней дискуссии между сторонниками фагоцитарной и гуморальной теорий были раскрыты многие механизмы иммунитета. Фагоцитоз, открытый Мечниковым, получил в дальнейшем название клеточного иммунитета, а антителообразование, обнаруженное Эрлихом, - гуморального иммунитета. Все завершилось тем, что оба ученых были признаны мировой научной общественностью и разделили между собой Нобелевскую премию по физиологии и медицине за 1908 год.
Процесс становления и развития науки об иммунитете сопровождался созданием разного рода теорий, которые заложили основу науки. Теоретические учения выступали в качестве объяснений сложных механизмов и процессов внутренней среды человека. Рассмотреть основные концепции иммунной системы, а также ознакомиться с их основоположниками поможет представленная публикация.
Что такое теория иммунитета?
Теория иммунитета — представляет собой учение, обобщенное экспериментальными исследованиями, в основе которого лежали принципы и механизмы действия иммунной защиты в организме человека.
Основные теории иммунитета
Теории иммунитета создали и развили на протяжении долгого периода времени И.И. Мечников и П. Эрлих. Основоположники концепций заложили основу развития науки об иммунитете — иммунологии. Рассмотреть принципы развития науки и особенности помогут основные теоретические учения.
Основные теории иммунитета:
- Основополагающей концепцией в процессе развития иммунологии выступила теория российского ученого Мечникова И.И . В 1883 году представитель российского научного сообщества предложил концепцию согласно которой во внутренней среде человека присутствуют подвижные клеточные элементы. Они способны заглатывать всем телом и переваривать чужеродные микроорганизмы. Клетки получили название — макрофаги и нейтрофилы.
- Родоначальником теории иммунитета, которая была разработана параллельно с теоретическим учением Мечникова стала концепция немецкого ученого П. Эрлиха . Согласно учению П. Эрлиха, было установлено, что в крови зараженных бактериями животных, появляются микроэлементы, уничтожающие инородные частицы. Белковые вещества получили название — антитела. Характерной особенностью антител является их направленность на сопротивление конкретному микробу.
- Учение М. Ф. Бернета. В основе его теории лежало предположение, что иммунитет представляет собой реакцию антител, направленную на распознание и разделение своих и опасных микроэлементов . Выступает в качестве создателя клонально — селекционной теории иммунной защиты . В соответствии с представленной концепцией один клон лимфоцитов реагирует на один определенный микроэлемент. Обозначенная теория иммунитета была доказана и в результате было выявлено, что иммунная реакция действует в отношении любых чужеродных организмов (трансплантат, опухоль).
- Инструктивная теория иммунитета датой создания считается 1930 год. Основоположниками выступили Ф. Брейнль и Ф. Гауровиц. Согласно концепции ученых, антиген является местом для соединения антител. Антиген также является ключевым элементом иммунного ответа.
- Теория иммунитет была разработана также М. Гейдельбергом и Л. Полингом . Согласно представленному учению образуются соединения из антител и антигенов в виде решетки. Создание решетки будет возможно только при наличии в молекуле антитела три детерминанта для молекулы антигена.
- Концепция иммунитета на основе которой была разработана теория естественного отбора Н. Ерне . Основоположник теоретического учения предположил, что в организме человека присутствует молекулы комплиментарные чужеродным микроорганизмам, которые попадают во внутреннюю среду человека. Антиген не осуществляет соединение и не изменяет существующие молекулы. Он контактирует с соответствующим ему антителом в крови или клетке и объединяется с ним.
Представленные теории иммунитета заложили основу иммунологии и позволили ученым выработать исторически сложившиеся взгляды относительно функционирования иммунной системы человека.
Клеточная
Основоположником клеточной (фагоцитарной) теории иммунитета выступает российский ученый И. Мечников. Изучая морских беспозвоночных ученый установил, что некоторые клеточные элементы поглощают чужеродные частицы, проникающие во внутреннюю среду. Заслуга Мечникова заключается в проведении аналогии между наблюдаемым процессом с участием беспозвоночных и процессом поглощения белыми клеточными элементами крови позвоночных субъектов. В результате исследователь выдвинул мнение согласно которому процесс поглощения выступает в качестве защитной реакции организма, сопровождающейся воспалением. В результате проведенного эксперимента была выдвинута теория клеточного иммунитета.
Клетки, осуществляющие защитные функции в организме, получили название фагоциты.
Отличительные особенности фагоцитов:
- Осуществление защитных функций и вывод токсичных веществ из организма;
- Представление антигенов на мембране клетки;
- Выделение химического вещества из других биологических веществ.
Механизм действия клеточного иммунитета:
- В клеточных элементах происходит процесс прикрепления молекул фагоцитов к бактериям и вирусным частицам. Представленный процесс способствует ликвидации чужеродных элементов;
- Эндоцитоз оказывает влияние на создание фагоцитарной вакуоли - фагосомы. Гранулы макрофагов и азурофильные и специфические гранулы нейтрофила перемещаются к фагосоме, и объединяются с ней, выделяя свое содержимое в ткань фагосомы;
- В процессе поглощения усиливаются генерирующие механизмы — специфический гликолиз и окислительное фосфорилирование в макрофагах.
Гуморальная
Родоначальником гуморальной теории иммунитета выступил немецкий исследователь П. Эрлих. Ученый утверждал, что уничтожение чужеродных элементов из внутренней среды человека является возможным только с помощью защитных механизмов крови. Полученные выводы были представлены в единой теории гуморального иммунитета.
По мнению автора в основе гуморального иммунитета лежит принцип уничтожения чужеродных элементов через жидкости внутренней среды (через кровь). Вещества, которые осуществляют процесс ликвидации вирусов и бактерий, подразделяют на две группы — специфические и неспецифические.
Неспецифические факторы иммунной системы представляют собой полученную по наследству устойчивость человеческого организма к заболеваниям. Неспецифические антитела универсальны и оказывают воздействие на все группы опасных микроорганизмов.
Специфические факторы иммунной системы (белковые элементы). Они создаются В — лимфоцитами, которые образуют антитела, распознающие и уничтожающие инородные частицы. Особенностью процесса является формирование иммунной памяти, которая препятствует вторжению вирусов и бактерий в будущем.
Заслуга исследователя заключается в установлении факта передачи антител по наследству с молоком матери. В результате формируется пассивная иммунная система. Продолжительность ее действия составляет полгода. После иммунная система ребенка начинает самостоятельно функционировать и вырабатывать собственные клеточные элементы защиты.
Ознакомиться с факторами и механизмами действия гуморального иммунитета можно
В начале 1880-х годов Мечников в Мессине, Италия, отправив семью смотреть цирковое представление, спокойно рассматривал под микроскопом прозрачную личинку морской звезды. Он увидел, как подвижные клетки окружают инородную частицу, попавшую в тело личинки. Явление поглощения наблюдали и до Мечникова, но было принято считать, что это - просто подготовка к транспорту частиц кровью. Неожиданно у Мечникова возникло предположение: а что если это - механизм не транспорта, а защиты? Мечников тотчас же ввел в тело личинки кусочки шипов мандаринового дерева, которое он приготовил вместо новогодней елки для своих детей. Подвижные клетки вновь окружили чужеродные тела и поглотили их.
Если подвижные клетки личинки, думал он, защищают организм, они должны поглощать и бактерии. И это предположение подтвердилось. Мечников прежде не раз наблюдал, как белые клетки крови - лейкоциты, так же собираются вокруг проникшей в организм инородной частицы, формируя очаг воспаления. Кроме того, после многих лет работы в области сравнительной эмбриологии он знал, что эти подвижные клетки в теле личинки и лейкоциты человека происходят из одного зародышевого листка - мезодермы. Получалось, что у всех организмов обладающих кровью или ее предшественником - гемолимфой, есть единый механизм зашиты - поглощение инородных частиц клетками крови. Так был открыт фундаментальный механизм, с помощью которого организм защищает себя от проникновения в него чужеродных веществ и микробов. По предложению профессора Клауса из Вены, которому Мечников рассказал о своем открытии, клетки-защитники были названы фагоцитами, а само явление - фагоцитозом. Механизм фагоцитоза был подтвержден в организме человека и высших животных. Лейкоциты человека окружают проникшие в организм микробы и, подобно амебам, образуют выпячивания, охватывают со всех сторон инородную частицу и переваривают ее.
Пауль Эрлих
Ярким представителем немецкой школы микробиологов был Пауль Эрлих (1854-1915). С 1891 Эрлих занимался поисками химических соединений, способных подавлять жизнидеятельность возбудителей заболеваний. Ввел в практику лечение четырехдневной малярии красителем метиленовым синим, лечение сифилиса мышьяком.
Начав с работы с дифтерийным токсином в Институте инфекционных болезней. Эрлих создал теорию гуморального иммунитета (по его терминологии - теорию боковых цепей). Согласно ей, микробы или токсины содержат в себе структурные единицы - антигены, которые вызывают в организме образование аптител - особых белков класса глобулинов. Антитела обладают стереоспецифичностью, то есть конформацией, позволяющей им связывать только те антигены, в ответ на проникновение которых они возникли. Так Эрлих подчинил взаимодействие аптиген-антитело законам стереохимии. Вначале антитела существуют в виде особых химических групп (боковых цепей) на поверхности клеток (фиксированные рецепторы), затем часть их отделяется от поверхности клетки и начинает циркулировать с кровью (свободно перерешающиеся рецепторы). Встречаясь с микробами или токсинами, антитела связываются с ними, обездвиживают их и предупреждают их действие на организм. Эрлих показал, что отравляющее действие токсина и его способность связываться с антитоксином - это разные функции и на них можно воздействовать раздельно. Повысить концентрацию антител можно было повторными введениями антигена - так Эрлих решил беспокоившую Беринга проблему получения высокоэффективных сывороток. Эрлих ввел различие между пассивным иммунитетом (введение готовых антител) и активным иммунитетом (введение антигенов для стимуляции собственного антителообразования). Исследуя растительный яд рицин, Эрлих показал, что антитела появляются не сразу после введения в кровь антигена. Он первым изучал передачу части иммунных свойств от матери к плоду через плаценту и к младенцу - с молоком.
Между Мечниковым и Эрлихом возникла долгая и упорная дискуссия в печати об «истинной теории иммунитета». В итоге фагоцитоз получил название клеточного, а антителообразование - гуморального иммунитета. Мечников и Эрлих разделили в 1908 году Нобелевскую премию.
Беринг занимался созданием сывороток путем подбора бактериальных культур и токсинов, которые он впрыскивал животным. Одним из крупнейших его достижений является создание в 1890 г. противостолбнячной сыворотки, которая оказалась очень эффективной при профилактике столбняка при ранениях, хотя и малоэффективной в более поздний период, при уже развившейся болезни.
«Беринг хотел, чтобы честь открытия противодифтерийной сыворотки принадлежала германским, а не французским ученым. В поисках прививки зараженным дифтерией животным Беринг делал сыворотки из разных веществ, но животные погибали. Однажды для прививки он использовал трихлорид йода. Правда, и на этот раз морские свинки тяжело заболели, но ни одна из них не погибла. Воодушевленный первой удачей, Беринг, дождавшись выздоровления подопытных свинок, сделал им прививку из отцеженного по способу Ру бульона с дифтерийным токсином, в котором ранее выращивались дифтерийные палочки. Животные превосходно выдержали прививку, несмотря на то, что получили огромную дозу токсина. Значит, они приобрели иммунитет против дифтерии, им не страшны ни бактерии, ни выделяемый ими яд. Беринг решил усовершенствовать свой метод. Он смешал кровь выздоровевших морских свинок с отцеженной жидкостью, содержащей дифтерийный токсин, и сделал инъекцию этой смеси здоровым морским свинкам - ни одна из них не заболела. Значит, решил Беринг, сыворотка крови животных, приобретших иммунитет, содержит в себе противоядие от дифтерийного яда, какой-то „антитоксин“.
Делая прививки сыворотки, полученной от переболевших животных, здоровым, Беринг убедился, что морские свинки получают иммунитет не только при заражении бактериями, но и при действии на них токсина. Позже он убедился, что эта сыворотка дает также лечебный эффект, то есть, если сделать прививку больным животным, те выздоравливают. В клинике детских болезней в Берлине, 26 декабря 1891 года, ребенку, умиравшему от дифтерии, сделали прививку из сыворотки переболевшей свинки, и ребенок выздоровел. Эмиль Беринг и его шеф - Роберт Кох одержали триумфальную победу над грозной болезнью. Теперь за дело вторично взялся Эмиль Ру. Делая прививки дифтерийного токсина лошадям в коротких интервалах времени, он постепенно добивался полной иммунизации животных. Потом он брал у лошадей по несколько литров крови, выделял из нее сыворотку, из которой стал делать прививки больным детям. Уже первые результаты превзошли все ожидания: смертность, достигавшая прежде при дифтерии от 60 до 70 %, упала до 1–2 %.
В 1901 году Беринг получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине – за работу по сывороточной терапии.