трусики женские украина

На головну

Імунологічний сэндвич, або як шукають віруси - Біологія і хімія

С.Ю. Афонькин

Наш організм подібний державі, межі якого щодня штурмують натовпи іноземців, в'їзд яких в країну небажаний або навіть суворо заборонений. Через широко розкриті вхідні ворота травної і дихальної систем в нього проникають численні мікроскопічні найпростіші, спори грибів, пилок, бактерії і всілякі віруси. По щастю, більшість цих мимовільних іммігрантів не представляють для нас потенційної загрози. Організм - держава з чітко працюючою поліцейською інфраструктурою, і прибуваючі чужаки зустрічають більш ніж суворий прийом. Більшість з них гине ще на контрольно-перепускних пунктах нашого тіла - на вологих оболонках очей, в гортані. Багато які вязнут в трясовині слизових виділень носових ходів і альвеол легких. «Зайці», що попадають в організм разом з їжею, перетравлюються в шлунку. Нарешті, найбільш наполегливих, що добралися до кровоносної системи, добиває імунна система.

Основну масу незваних мікроскопічних візитерів складають нешкідливі дилетанти, що зовсім не виношують підступних планів інтервенції. Інакше поводяться добре вишколені професійні агенти - патогенні віруси. Вони здатні порушувати межі клітинної держави нашого тіла в самих важкодоступних для мікроорганізмів місцях, часом не без допомоги людини. Саме так на вістря нестерильної голки шприца в кров проникають віруси гепатиту і СПІДа.

Деякі віруси влаштовані так, що ним для активування необхідне втручання захисних сил організму. Так, наприклад, ротавирусам, зухвалим у дітей важкі кишкові захворювання, необхідна атака протеолитических ферментів травної системи. При цьому руйнуються захисні дільниці на поверхні вірусів і оголяються спеціальні білки, що забезпечують скріплення цих вірусів з клітками-мішенями.

Поверхневі білки дозволяють вірусам безпомилково знаходити свої жертви серед мільярдів кліток по спеціальних білках-маркерах на їх поверхні. Нерідко декілька різних типів кліток несуть на своїй поверхні однакові маркери, що свідчить про їх загальне походження. Віруси атакують всіх представників однієї клітинної «сім'ї». Вірус СПІДа, наприклад, проникає не тільки в лимфоциты, але і в макрофаги, в деякі кісткові клітки і навіть в ті клітки шкіри, у яких з клітками імунної системи є загальні предки.

Після того як вірус проник в організм, його атака на клітці-мішені відбувається часом так швидко, що імунна система просто не устигає організувати групу захвата - тобто виробити специфічні антитіла. З струмом крові вірусна частинка за добу може попасти в будь-яку дільницю тіла. А первинна імунна відповідь розвивається мінімум за тиждень, так і те якщо вірусів багато і вони постійно доступні для атак макрофагов і лимфоцитов.

Віруси ж, атакувавши свою жертву, часто «лягають на дно»: не розмножуються, а лише вбудовують свій генетичний матеріал у вигляді фрагмента ДНК в геном клітки-мішені. Саме так поводяться віруси СПІДа, що відносяться до групи ретровирусов. На жаль, в клітках немає механізму контролю за «чистотою» власного генома, і вбудований фрагмент вірусної ДНК може копіюватися разом з геномом клітки-господаря роками, до пори до часу ніяк себе не виявляючи. Тому від моменту зараження, наприклад вірусом СПІДа, до початку власне захворювання можуть пройти роки.

На перший погляд виявити специфічну вірусну ДНК в трохи заражених клітках так само важко, як знайти листик з шифровкою про диверсійні дії, засунену між сторінок многотомного видання, що зберігається в обширній бібліотеці. І проте спосіб детекции існує. Він заснований на унікальності фрагментів ДНК. Досить сказати, що відрізок довжиною всього в 15 нуклеотидов може мати мільярд варіантів. Саме завдяки такій різноманітності будь-який унікальний відрізок ДНК можна пізнати по його невеликому фрагменту. Уявіть собі, що вам в руки попався маленький клаптик паперу з єдиною строчкою: «Мій дядько самих чесних правил...». Абсолютно очевидно, що це уривок з романа А.С. Пушкина «Євген Онегин» і до творчості Ф.М. Достоєвського він відносини не має. Не вдаючись в методичну тонкість, досить згадати полимеразную ланцюгову реакцію (ПЦР).

Чутливість молекулярних методів детекции чужеродной ДНК методом ПЦР приголомшує уяву - досить декількох десятків молекул ДНК в 1 мл розчини. Таким чином можна, наприклад, виявити одну заражену лимфоцит з багатьох сотень тисяч. Якщо ж врахувати, що лимфоциты становлять лише декілька відсотків від всіх кліток крові, а єдина копія вірусної ДНК загублена в клітинному ядрі серед сотень тисяч генів самого організму, то успіх полювання за вірусом представляється просто фантастичним! Правда, виявити вірус таким витонченим способом можна тільки за допомогою дорогих реактивів в добре оснащеній біологічній лабораторії. До того ж необхідно дотримувати особливу чистоту на всіх етапах роботи.

Справа в тому, що навколишній нас світ повний не тільки мікробів і вірусів. Він насичений молекулами ДНК. По-перше, кожна людина, включаючи дослідників, лаборантів, лікарів і пацієнтів, розкидає навколо себе сотні тисяч постійно слущивающихся кліток шкіри. Всі вони містять повний геном людини. По-друге, в лабораторіях, де працюють з ДНК, фрагменти цих молекул буквально носяться в повітрі. Попади вони в проби для аналізу, і в результаті можлива помилка.

Тому упевнена діагностика вірусних інфекцій часто стає можливою тільки тоді, коли віруси починають творити свою чорну справу - інтенсивно розмножуватися. Роблять це вони, треба визнати, віртуозно. Нерідко при цьому весь биосинтетический апарат клітки перемикається на виробництво вірусних частинок. При поліомієліті, наприклад, вже через декілька часів роботи в такому режимі з однієї клітки, що лопнула вийдуть сотні тисяч нових вірусних частинок.

І все ж, незважаючи на такі темпи розмноження, спроби поставити діагноз, безпосередньо виявивши розбійничати вірус, часто приречені на провал. Адже рахунок кліток в організмі йде на мільярди, а в полі зору електронного мікроскопа попадають лише одиниці. Пошук вірусів під мікроскопом можна уподібнити перевірці документів у групи випадково заримованих осіб в надії наштрикатися на ворожого шпигуна. До того ж деякі віруси вважають за краще знаходитися в місцях більш ніж важкодоступних для взяття проб. Наприклад, вірус сказу як своя штаб-квартира уподобав так звані аммоновы рогу - структуру головного мозку, до якої без трепанації черепа не доберешся.

Звичайно вірусну інфекцію виявляють абсолютно інакше. Для того щоб затверджувати, що в організмі присутні ті або інакші віруси, досить виявити його реакцію на них. Справа в тому, що наш організм знезаражує віруси приблизно так само, як самі віруси знаходять клітки-мішені. Все зводиться до взаємодії комплементарных (взаємно відповідних) поверхонь молекул - вони утворять комплекс за принципом «ключ-замок». Спочатку імунна система з допомогою макрофагов і Т-лімфоцитов ретельно знайомиться з особливостями просторового пристрою окремих дільниць вірусних білків (імунолог називають їх антигенами). Потім В-лімфоцити починають виробляти специфічні антитіла - иммуноглобулины, взаємодіючі тільки з цими антигенами. Оскільки білки вірусів унікальні, то і антитіла, що утворилися до них высокоспецифичны. Немов спущена з ланцюга зграя гончих, иммуноглобулины нишпорять по кровеному руслу і протокам лімфатичної системи, готові в будь-яку хвилину пізнати непрошених гостей і «учепитися» в них. Таким чином досить довести існування в організмі певної кількості антитіл до шуканого вірусу, і в його присутності можна не сумніватися.

На перший погляд така задача здається майже нерозв'язної. Число різних варіантів антитіл оцінюється фахівцями в сотні мільйонів, так до того ж всі антитіла зовні схожі один на одну. Вирішити цю проблему можна за допомогою специфічних взаємодій антигенів і антитіл. Справа в тому, що вірусні білки реагують тільки зі специфічними, комплементарными ним антитілами, а всі інші антитіла ним байдужі. Таким чином задача дослідника зводиться до додавання в зразок плазми крові своєрідної приманки - вірусних білків. Якщо комплекси утворяться, значить, даний вірус вже встиг поразбойничать в організмі.

Успіх полювання на вірус багато в чому залежить від якості приманки. Щоб її отримати, віруси культивують в лабораторіях на спеціальних клітинних лініях, потім очищають, концентрують, після чого лизируют вірусні частинки - «розбирають» їх на окремі частини. Деякі з білків, на які реагує імунна система (звичайно це поверхневі білки вірусу), тим або інакшим способом фіксують на поверхні лунка, зробленої в спеціальних пластикових планшетах. Після додавання в лунка антитіл вони міцно сядуть на підготовлене для них ложе, якщо там є вірусні білки.

Приготування вірусних лизатов - процедура досить хлопотная і небезпечна. Особливо коли маєш справу з таким безжалісним вбивцею, як вірус СПІДа. Набагато безпечніше працювати з окремими вірусними білками, які можна отримати за допомогою методів біотехнології. Для цього відповідні вірусні гени вводять в кишкову паличку. Вона слухняно починає працювати «на замовлення», синтезуючи крім своїх власних білків деяку кількість вірусних. Крім того, невеликі фрагменти вірусних білків вдається синтезувати біохімічними методами.

Треба, проте, чесно признатися, що обидва цих способу не позбавлені своїх недоліків. Наприклад, важко повністю відділити вірусні білки від білків кишкової палички. А до останніх в крові людей є антитіла, тому можливі помилки при тестуванні. Короткі синтетичні пептиды можуть виявитися поганими иммуногенами. Адже великий білок часом обліплюється антитілами немов ежик яблуками. Різні иммуноглобулины сідають на різні дільниці білка - звідси і могутня комплексна відповідь імунної системи на чужеродные білки. А на одну «голочку» синтетичного пептида багато яблук не наколеш. У ідеалі слід би ловити антитіла до вірусу на всі його білки одночасно. Однак при такому способі різко зростає вартість тестування.

Передбачимо, отримані тим або інакшим способом вірусні білки все-таки зв'язалися з комплементарными до них антитілами. Як же тепер виявити ці комплекси в сироватці крові? Це стало можливе з початку 70-х рр. Саме тоді голландські дослідники Е.Енгвалл, П.Пельман, В.Ван-Вимен і А.Шуурс навчилися приєднувати до антитіл молекули ферментів. Ферменти підбирають таким чином, щоб легше було реєструвати результат катализируемых ними реакцій. Наприклад, вони повинні помітно міняти колір реакційної суміші. Антитіла людини для інших тварин є чужеродными білками, тобто антигенами. Якщо ввести їх, наприклад, кролику, то в його крові з'являться антитіла на людські антитіла, які можна виділити. До отриманих антитіл тварини «пришивають» відповідний фермент. Комплекс, що Вийшов, званий доңюгатом, і використовують для скріплення з антитілами людини.

У лунка із зафіксованими в ній вірусними антигенами (білками і їх фрагментами) вносять краплину сироватки крові пацієнта. Якщо антитіла проти вірусу присутні в сироватці, вони міцно приєднаються до вірусних антигенів. Потім лунка промивають, видаляючи всі людські антитіла, що не мають відношення до даного вірусу. Після промивки додають зазделегідь отриманий доңюгат. Якщо в лунка залишилися людські антитіла, доңюгат до них обов'язково приєднається. Лунка знов промиває і додає субстрат для ферменту. Якщо фермент в лунка залишився, він змінить колір реакційної суміші. Це і буде бути свідченням того, що даний вірус в організм попав і імунна система на таке вторгнення відреагувала!

Описану схему можна міняти на всю лады. Наприклад, саджати на поверхню лунка не вірусний антиген, а обчищені антитіла до нього. Тоді ми будемо шукати в сироватці не антитіла до вірусу, а самі вірусні частинки. Замість кролячих антитіл іноді використовують білок А золотистого стафилококка, який прекрасно зв'язується з будь-якими людськими антитілами. Нарешті, фермент можна замінити радіоактивною міткою або флуоресціюючий фарбою. Загалом, як говориться, можливі варіанти.

Загалом же найбільш поширений в медичній практиці принцип пошуку вірусів залишається незмінним: на антиген саджають антитіло, потім зверху ще одне антитіло... Це схоже на приготування бутерброда, не випадково тому імунолог називають такий прийом сэндвич-методом. Існують і інші, більш витончені прийоми. На жаль, всі вони, включаючи дорогу діагностику чужеродной ДНК з допомогою ПЦР, поки дозволяють лише констатувати сумний факт наявності вірусної інфекції. Однак діагностика інфекцій абсолютно необхідна при оцінці ефективності дії противовирусных препаратів, а також вакцин.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайта http://bio.1september.ru

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка