e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

Цей план уроку присвячений темі імунітету і щеплення й підкреслює важливість вакцинації не лише для здоров'я окремої особи, але й для інших людей. Інтерактивні слайди допомагають учням познайомитися із загальними міфами та помилками щодо вакцинації. Розглядається вплив засобів масової інформації на рівень використання вакцини на прикладі кору, паротиту і краснухи (КПК) на початку 2000-х років.

o Щеплення допомагають людям розвивати імунітет проти інфекцій і боротися з ними o Вакцини важливі для будь-якого віку і протягом усього життя людини o Є низка захворювань, проти яких робиться щеплення. Вакцинація дуже важлива для молоді,

зокрема учнів

Цей план уроку розглядає кілька тем, що входять до специфікацій AQA, OCR, Edexcel і WJEC щодо загальної біології, біології людини та суміжних дисциплін. Додаткова інформація за посиланням ‘Examination links’.

Антитіла, антиген, вакцинація, імунізація, вроджений імунітет, набутий імунітет, імунна система, колективний імунітет

Посилання на експертизи знань (для підвищення кваліфікації

вчителів)

Очікувані результати навчання

Вступна частина

Ключові поняття

Доступні веб-ресурси

Анімації, інтерактивні слайди, презентації в PowerPoint та багато інших ресурсів (доступні на сайті e-BugYoungAdultteacherwebsite).

Доступні вебресурси

Графічний папір наприкінці основної частини.

Необхідні а еріа

50

52

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для молоді

Щеплення є одним із найбільш ефективних методів запобігання захворюванню. Вони сприяють зниженню рівня смертності, який пов'язаний з інфекційними захворюваннями в усьому світі.

Як вакцини забезпечують імунітет?

Вакцини є профілактичними, тобто вони захищають людей лише до того моменту, коли вони перенесуть інфекційне захворювання. Коли людина вакцинується, відбувається низка процесів в імунній системі, які стимулюють вроджений імунітет, а саме: розпізнають антигени, виробляють антитіла і формують реакції пам'яті. Вакцини не шкідливі для людського організму, оскільки вони містять антиген інфекційного захворювання або інактивований варіант токсину, і вони безпечні. Ці інфекційні агенти були інактивовані температурними діями, радіацією або за інших критичних умов. Антиген має подібну до інфекційного агента структуру, проте не може викликати інфекційне захворювання.

Вакцини забезпечують імунітет, стимулюючи імунну систему виробляти антитіла для боротьби з певною інфекцією або запобігати впливу токсину. Ці антитіла залишаються в організмі і надають тривалий захист. Антитіла борються з певною інфекцією або токсином шляхом ідентифікації відповідного антигену. Антигени являють собою структури, що знаходяться в мікроорганізмі або токсині, й антиген компліментарний до антитіла, яке буде вироблятися.

Види імунітету

Якщо людина не була вакцинована проти хвороби і вони контактує зі збудником цієї хвороби, зазвичай виробляється певний природний активний імунітет через вплив антигенів мікроорганізму або токсину. Однак існують ризики, пов'язані із зараженням, оскільки деякі інфекції можуть завдати тривалих ускладнень або, що ще гірше, викликати смерть. Штучний активний імунітет формується після вакцинації. Пасивний імунітет виникає шляхом отримання захисних антитіл (як правило, із сироватки або імуноглобулінів), які допоможуть боротися з інфекцією тим інфікованим індивідуумам, котрі не мають щеплення. Природний пасивний імунітет також виникає між мамою і дитиною через плаценту під час вагітності або в процесі грудного вигодовування. У деяких випадках пасивний імунітет може бути штучно набутий шляхом передачі антитіл під час переливання крові. Пасивний імунітет формують, коли немає часу для індивідуума генерувати свої специфічні антитіла до мікроорганізмів. Прикладом цього є ушкодження, які людина може отримати під час садово-городніх робіт, коли існує небезпека правця, тому токсин проти правця вводиться тим людям, які ніколи не мали щеплення проти нього.

Теоретичний матеріал

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для молоді

Колективний імунітет

Якщо вакцинується достатня кількість населення, формується колективний імунітет. Він запобігає спалаху інфекції. Це пов'язано з неспроможністю захворювання інфікувати вакцинованих індивідуумів і через неможливість невакцинованих осіб вступати в контакт із хворобою завдяки зменшенню її розповсюджуваності.

Важливо підтримувати такий імунітет, оскільки деякі люди не мають можливості зробити щеплення. Особи, які не можуть бути провакцинованими, – це особи з порушеними функціями імунної системи, особи з алергією на компоненти вакцин і немовлята.

Обов’язкові та інші щеплення

У кожній країні є перелік обов'язкових видів щеплень від певних захворювань, які мають високий ризик спалаху саме в цій країні. Деякі вакцини містять антигени для більш ніж одного захворювання. Наприклад, вакцини проти поліомієліту, дифтерії та правця, а також КПК (кір, паротит, краснуха). У деяких випадках один збудник може викликати більше одного захворювання. Папіломавірус (вірус папіломи) людини, також відомий, як ВПЛ, є збудником генітальних папілом. У жінок цей вірус може призвести до раку шийки матки. Нова вакцинація проти ВПЛ допоможе запобігти цього захворювання, а також зменшить власне імовірність появи генітальних папілом.

Міжнародні подорожі стають усе більш популярними, і для дітей важливо зрозуміти, що поїздки в різні регіони підвищують ризик інфікування через неналежні санітарні умови, або невідповідну гігієну, або спалахи різних інфекцій у цих країнах, наприклад сказу, менінгіту чи японського енцефаліту. Учні можуть подивитися на вебсайті e-Bug додаткову інформацію стосовно практики вакцинації в подорожах http://www.fitfortravel.nhs.uk. Щеплення перед подорожами є важливими, а в деяких випадках просто необхідними для в'їзду в окрему країну. Скажімо, обов’язковим є щеплення проти менінгіту для паломників, які їдуть у Саудівську Аравію.

Деякі захворювання для запобігання інфекції потребують підтримки певної кількості антитіл на досить високому рівні. Таким прикладом є пневмококова вакцина. Через мутації геноми деяких мікроорганізмів швидко змінюються, що призводить до змін їхньої антигенної структури, і тому ці інфекції потребують щорічних вакцинацій. Окрім цього, уже розроблено щорічні вакцини проти грипу для запобігання інфекції від нових штамів, які циркулюють серед громадян.

53

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для молоді

1. Організуйте вступну частину для учнів, описуючи, про що вони зможуть дізнатися стосовно щеплень, і поясніть, чому вакцинація настільки важлива. Вони будуть вивчати загальні міфи і помилки, пов’язані з поняттям щеплення, а також ознайомляться з думками інших людей під час прийняття рішень про щеплення. Учні дізнаються про вплив ЗМІ на використання вакцин, окремі показники захворюваності та колективний імунітет.

2. Запитайте в учнів, що вони знають про щеплення. Питання для обговорення можуть бути такими:

• Чи знаєте ви, що таке вакцинація? Як вона працює? • Які щеплення зазвичай мають діти і в якому віці? • Які щеплення були у вас? • Чому, на вашу думку, потрібні щеплення від таких захворювань, як грип або кір, паротит

і краснуха (КПК)? • Чи знають учні, що таке імунітет? Попросіть їх описати це власними словами. (Анімація щодо

колективного імунітету доступна на e-Bug Young Adult Teacher website, її можна використати у випадку, якщо слухачі плутаються в понятті колективного імунітету.)

1. Продемонструйте з вебсайту e-Bug інтерактивні слайди щодо вакцинації. Вони містять п'ять міфів і хибних уявлень про вакцини, які може мати молодь, і дають відповіді на основні запитання. Спонукайте учнів до відповіді «так» чи «ні» про кожен міф, а потім перегляньте довідкову інформацію.

2. Видайте робочі аркуші учням, які містить дані, пов'язані зі страхами й суперечливими думками щодо щеплення КПК. Перегляньте анімацію в PowerPoint про вплив ЗМІ на ставлення до вакцинації.

3. Попросіть учнів заповнити аркуш і використати запропоновані дані для побудови графіка.

4. Після того як вони закінчили свою графічну роботу, за допомогою Power Point перегляньте з учнями правильний графік.

Основна частина (20–25 хв.)

Вступ (15 хв.)

55

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

Обговоріть з учнями відповіді. Як учні інтерпретували графік?

Зверніть увагу на колективний імунітет. Попросіть учнів описати, як він вплинув на життя суспільства і який результат був від нього.

1. На сьогодні немає вакцини проти ВІЛ або вірусу Ебола. Виберіть інфекцію, проти якої можна отримати вакцину, і напишіть звіт про дослідження, де висловіться щодо того, чому деякі інфекції, такі як ВІЛ чи Ебола, не можна зупинити за допомогою щеплення.

2. Вірус зомбі-апокаліпсису інфікував Землю. Міністерство охорони здоров'я Великої Британії працює над вакциною для боротьби з інфекцією, яка змушує людей ставати зомбі. Ви – науковець, котрий розробляє цю вакцину. Напишіть статтю про свої плани, над яким ви і ваша команда працює в Міністерстві, щоб зупинити зомбі-апокаліпсис.

3. Порекомендуйте учням удома переглянути анімації щодо імунізації з вебсайту e-Bug Young Adult Student. Попросіть їх заповнити робочі аркуші, які супроводжують ці анімації.

Знайдіть і завантажте інтерактивні слайди щодо вакцинації та презентацію Power Point на e-Bug Young Adult Teacher website.

Під час підготовки до уроку ви можете попросити учнів завершити власну індивідуальну шкалу вакцин, що є доступною на e-Bug website. У цій часовій шкалі буде детально описано всі щеплення, які повинні зробити учні, і про це вони можуть поговорити вдома з батьками. Однак про щеплення, які вони вже зробили чи не зробили, не варто говорити в класі. Школярі можуть бути дуже здивовані тим, що в них є певні щеплення.

і

Планування (10 хв.)

Додаткова діяльність

Попередня підготовка

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

1. У таблиці нижче наведено відсоток тих дітей, що були імунізовані протягом першого року життя від кору, паротиту та краснухи (тут і далі – КПК) у період між 1996 і 2014 роками (лише в Англії). (За даними Інформаційнго центру охорони здоров'я та соціального захисту; доступно http://www.hscic.gov.uk/catalogue/PUB14949/nhs-immu-stat-eng-2013-14-rep.pdf). Повторно використовувати з дозволу Інформаційного центру охорони здоров'я та соціального захисту. Усі права захищені.

Протягом 2-х років від народження КПК перша доза (%) 1996-97 91.5 1997-98 90.8 1998-99 88.3

1999-2000 87.6 2000-01 87.4 2001-02 84.1 2002-03 81.8 2003-04 79.9 2004-05 80.9 2005-06 84.1 2006-07 85.2 2007-08 84.6 2008-09 84.9 2009-10 88.2 2010-11 89.1 2011-12 91.2 2012-13 92.3 2013-14 92.7

Робочий аркуш учня 1

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

У таблиці нижче наведено кількість підтверджених випадків кору в Англії (за віком) між 1997 і 2013 роками.

Рік < 1 року 1-9 років

10-19 років

20 + років

Невідомо Усього випадків

1997 4 101 46 22 4 177 1998 2 26 12 16 0 56 1999 6 35 11 38 2 92 2000 11 52 14 23 0 100 2001 5 26 13 26 0 70 2002 33 171 58 43 3 308 2003 34 264 71 64 5 438 2004 24 108 25 31 3 191 2005 7 47 6 17 0 77 2006 76 389 129 144 2 740 2007 91 558 210 131 0 990 2008 112 649 380 229 0 1370 2009 84 603 331 125 1 1144 2010 33 128 112 107 0 380 2011 57 358 401 271 0 1087 2012 215 743 674 398 0 2030 2013 163 548 769 363 0 1843 2014 17 41 16 47 0 121

2. Використовуючи ці дані, побудуйте графік, що демонструватиме рівень використання вакцин КПК та випадки кору в Англії за період 1997–2014 роки. За допомогою гістограми у верхній частині покажіть зростання рівня вакцинації КПК та кількість випадків кору.

3a. За своїм графіком поясніть залежність між використанням кількості вакцини КПК та випадками кору в Англії. Які результати?

3б. Чому, на вашу думку, змінилися показники вакцинації і кількість випадків кору? Що вплинуло на ці зміни?

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

4. Який зв'язок між цими двома цифрами? Як вони впливають одна на одну?

5. Яким був вік осіб, які хворіли на кір у 2002 році? Поясніть, чому так сталося.

6. Дані щодо випадків захворювання на кір розділіть на три періоди: 1997-2002, 2003-2008 та 2009-2014 роки. Яку тенденцію ви помітили загалом та в окремих вікових групах?

7. Які висновки можна зробити щодо вікових груп, де були підтверджені випадки кору?

8. Яким чином на цю ситуацію вплинув колективний імунітет?

59

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

1. У нас є різні типи фізичних бар'єрів для запобігання проникненню шкідливих мікроорганізмів.

Назвіть три із цих бар'єрів і поясніть, як вони працюють.

2. Якщо шкідливий мікроорганізм залишиться в тілі людини, що відбуватиметься далі?

3. Legionella pneumophila – це бактерія, яка викликає хворобу легіонерів. У людському тілі цей мікроорганізм захоплюється макрофагами, проте він здатний ухилятися від тих процесів, за допомогою яких макрофаги його знищують (фагоцитозу). Тому легіонела може жити всередині макрофагів і використовувати їхні поживні речовини, щоб жити й далі.

А) Чому B-лімфоцити не можуть розпізнати антигени L. pneumophila? Б) Як імунна система ідентифікує L. pneumophila і яким чином та видаляється з організму? В) Чому дехто з дефіцитом Т-лімфоцитів буде більш схильний до внутрішньоклітинної інфекції?

Робочий аркуш учня 2

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

4. Коли імунітет відреагує на збудника і сформується набутий імунітет, плазматичні клітини (В-лімфоцити) можуть продукувати антитіла. Поясніть, чому антитіла будуть ефективними лише проти одного збудника.

5. Цитокіни виконують багато функцій в імунній відповіді. Використовуючи анімації, можна описати два способи, якими цитокіни допомагають організму боротися з інфекцією.

6. Clostridium botulinum являє собою бактерію, яка продукує нейротоксин ботулін

(ботулотоксин), більш відомий як ботокс. Саме ботулінічний токсин є смертельним, оскільки викликає параліч у людей та тварин. Однак Clostridium botulinum сам по собі не вважається небезпечним. Імунна система може розпізнавати як ці токсини, так і мікроорганізми.

А) Як імунна система розпізнає токсини й позбувається їх?

Б) Чому вакцину від Clostridium botulinum не можна вважати ефективною проти ботулотоксину?

7. Яка функція цих клітин:

а) цитотоксичні Т-клітини?

б) Т-хелпери?

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

в) плазматичні клітини?

8. Поясніть, чому вакцини є профілактичними засобами захисту від інфекції.

9. Розкажіть, як вакцина формує імунну пам'ять.

10. Колективний імунітет виникає тоді, коли значна частина населення вакцинується від захворювання. Що може статися, коли люди почнуть щеплюватися не так активно проти таких хвороб: (Підказка: подумайте про шляхи передачі захворювання. Кір поширюється через дотик і повітря, тобто повітряно-крапельним шляхом, від інфікованих людей, а холера – це хвороба, яка передається через воду.)

а) КПК

б) холера

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для молоді

1. У таблиці нижче наведено відсоток тих дітей, які були імунізовані протягом першого року життя від кору, паротиту та краснухи (тут і далі – КПК) у період між 1996 і 2014 роками (лише в Англії). (За даними Інформаційнго центру охорони здоров'я та соціального захисту; доступно http://www.hscic.gov.uk/catalogue/PUB14949/nhs-immu-stat-eng-2013-14-rep.pdf). Повторно використовувати з дозволу Інформаційного центру охорони здоров'я та соціального захисту. Усі права захищені.

Протягом 2-х років від народження КПК 1 доза (%) 1996-97 91.5 1997-98 90.8 1998-99 88.3

1999-2000 87.6 2000-01 87.4 2001-02 84.1 2002-03 81.8 2003-04 79.9 2004-05 80.9 2005-06 84.1 2006-07 85.2 2007-08 84.6 2008-09 84.9 2009-10 88.2 2010-11 89.1 2011-12 91.2 2012-13 92.3 2013-14 92.7

Робочий аркуш учня 1.

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

У таблиці нижче наведено кількість підтверджених випадків кору в Англії за віком між 1997 і 2013 роками.

Рік < 1 року 1-9 років

10-19 років 20 + років

Невідомо Усього випадків

1997 4 101 46 22 4 177 1998 2 26 12 16 0 56 1999 6 35 11 38 2 92 2000 11 52 14 23 0 100 2001 5 26 13 26 0 70 2002 33 171 58 43 3 308 2003 34 264 71 64 5 438 2004 24 108 25 31 3 191 2005 7 47 6 17 0 77 2006 76 389 129 144 2 740 2007 91 558 210 131 0 990 2008 112 649 380 229 0 1370 2009 84 603 331 125 1 1144 2010 33 128 112 107 0 380 2011 57 358 401 271 0 1087 2012 215 743 674 398 0 2030 2013 163 548 769 363 0 1843 2014 17 41 16 47 0 121

64

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

2. Використовуючи ці дані, побудуйте графік, що демонструватиме рівень використання вакцин КПК та випадки кору в Англії за період 1997–2014 роки. За допомогою гістограми у верхній частині покажіть зростання рівня вакцинації КПК та кількість випадків кору.

3a. За своїм графіком поясніть залежність між використанням кількості вакцини КПК та випадками кору в Англії. Які результати?

Графік свідчить про те, що від 1998 року, коли була опублікована перша стаття, відбулося суттєве зниження рівня вакцинації КПК. Ці показники продовжували знижуватися до тих пір, поки вони не досягли свого найнижчого рівня у 2003/2004 році, – нижче за 80 %. Після 2004 року показники постійно зростають, й у 2014 році вони становили історичний максимум – 92,7 %.

Однак, попри це, загальна тенденція щодо випадків підтвердженого кору зростає від 2002 року.

0

500

1000

1500

2000

2500

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Загальна кількість КПК% ім

уніз

ован

их д

ітей

Вік

Рівень використання КПК-вакцині підтверджені випадки кору

% childrenimmunisedagainst MMR by2nd birthdayMeasles cases

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

3б. Чому, на вашу думку, змінилися показники вакцинації і кількість випадків кору? Що вплинуло на ці зміни?

Висвітлення у ЗМІ помилкових досліджень Ендрю Вейкфілда вплинуло на погляд громадськості щодо безпечного використання вакцини КПК. У результаті показники вакцинації знизилися до рівня менш ніж рекомендовані 95 %, що спричинило збільшення кількості сприйнятливих осіб до кору. Батьки не були впевнені в безпеці вакцини й не робили щеплення своїм дітям. Показники кору в Англії зросли, і у 2008 та 2012 роках були зафіксовані великі спалахи.

4. Який зв'язок між цими двома цифрами? Як вони впливають одна на одну?

Зі зменшенням рівня вакцинації кількість хворих на кір починає збільшуватися. Після збільшення показників вакцинації від 2005 року інфекція кору в популяції значно зменшилася.

5. Яким був вік осіб, що захворіли на кір у 2002 році? Поясніть, чому так сталося.

Більшість випадків кору 2002 року припало на осіб віком 1-9 років. Це були діти, яким зробили бодай одне щеплення проти КПК (1-ша доза КПК дається в 13 місяців, друга – у період від 3,5 до 5 років). Оскільки відбувалося падіння рівня вакцинації, менше дітей було щеплено, і тому вони захворіли на кір при контакті з інфекцією.

6. Дані щодо випадків захворювання на кір розділіть на три періоди: 1997-2002, 2003-2008 та 2009-2014 роки. Яку тенденцію ви помітили загалом та в окремих вікових групах?

Період < 1 рік 1-9

років 10-19 років

20 + років Невідомо

Усього випадків

1997-2002 61 411 154 168 9 803 2003-2008 344 2015 821 616 10 3806 2009-2014 569 2421 2303 1311 1 6605

66

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

Кількість випадків захворювання на кір у період 1997-2002 і 2003-2008 роки збільшився в чотири рази. За наступний період удвічі. У той час як у першому періоді спостерігалося більше випадків кору у віковій групі дітей до року, у наступні періоди бачимо зростання показника захворюваності у всіх вікових групах. Оскільки молоді люді, які не були вакциновані проти КПК між 2002 і 2005 роками, починають дорослішати, у них збільшується ризик інфікування кором, паротитом або краснухою, а колективний імунітет не дає достатнього захисного ефекту. Тому, коли виникає спалах, може бути інфікована максимальна кількість сприйнятливих людей. Чим більше таких осіб, тим більше спалахів і тим довше спалах триває. Щоб отримати імунітет, існує єдиний вихід – вакцинуватися.

7. Які висновки можна зробити щодо вікових груп, де були підтверджені випадки кору? Коли зменшується вакцинація КПК, спостерігається збільшення кількості дітей, які стали сприйнятливими до кору. У першому періоді з 1997-го по 2002 рік велика кількість випадків захворювання на кір припадала на дітей віком 1-9 років. Це пояснюється тим, що старші вікові групи мали кращий показник щеплення і тому були захищені вакциною КПК. Однак у наступні періоди віковий профіль змінюється, оскільки сприйнятливі особи (ті, які не вакциновані) стають старшими за віком. 8. Яким чином на цю ситуацію вплинув колективний імунітет?

Колективний імунітет може захищати невакцинованих осіб. Проте щоб впливати на ситуацію, рівень використання вакцини повинен бути дуже високим (близько 95 %). Кір є вкрай серйозною інфекцією і легко поширюється від людини до людини. У цьому прикладі щеплення КПК між 2002-м і 2005 роками становить лише близько 80 %, тому багато дітей були не захищені і не могли забезпечити непрямий захист своїм одноліткам і родинам.

67

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

1. Щоб запобігти проникненню шкідливих мікроорганізмів, наше тіло має різні типи фізичних бар'єрів. Назвіть три з них і поясніть, як вони працюють. Три бар'єри: шкіра, війки в носі / горлі / легенях, сльози, шлункова кислота.

• Шкіра. Шкіра є фізичним бар'єром нашого тіла. Вхід через цей бар'єр для патогенів (мікроорганізмів, які викликають захворювання) може відбуватися, коли шкіра подразнена або пошкоджена (порізи, рани).

• Сльози. Око може самоочищуватися: через блимання відбувається рух речовин в оці. Плівка вологи, що вкриває око, може ловити такі речовини, як пил, а через миготливу здатність переміщувати її до куточків очей ці речовини можна видалити. Наші сльози містять такі ферменти, як лізоцим і амілазу, які здатні вбивати деякі бактерії, забезпечуючи певний рівень захисту.

• Шлункова кислота. Кислота в шлунку не тільки сприяє травленню, але й може знищувати деякі патогени. Збудники, що вижили після дії цієї кислоти, можуть потенційно викликати захворювання (харчові отруєння).

• Війки. Війки – це дрібні волосоподібні відростки, що розміщуються вздовж дихальних шляхів від носа до легень. Ці війки розташовані поруч із клітинами слизової оболонки, які виділяють слиз, що може ловити частинки, які ми вдихаємо, зокрема бактерії й віруси. Рух війок у носі стимулює чхання, і з легень ці частинки переміщуються через слиз у горло, де її можна викашляти або проковтнути.

2. Якщо шкідливий мікроорганізм залишиться в тілі людини, що відбуватиметься далі? Вроджений імунітет не завжди може знищити інфекцію. Якщо це відбувається, формується набутий імунітет. Макрофаги, які захопили антиген, можуть також транспортувати його до ділянок, де за необхідності активується набута імунна відповідь. Коли макрофаг, що несе антиген, потрапляє в лімфатичну систему, він прямує до лімфоїдних органів, таких як селезінка, мигдалики, аденоїди і пеєрові бляшки. Ці органи є резервуарами двох типів спеціалізованих білих кров'яних клітин, які називаються лімфоцитами, відомі ще як В-клітини і Т-клітини. Ці лімфоцити розподіляються в стратегічних місцях по всьому тілу й готові реагувати на антигени. Є також багато В- і Т-клітин, що циркулюють у крові.

Робочий аркуш учня 2. Відповіді

68

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для і

3. Legionella pneumophila – це бактерія, яка викликає хворобу легіонерів (характеризується насамперед ураженням дихальної системи). У людському тілі цей мікроорганізм захоплюється макрофагами, проте він здатний ухилятися від тих процесів, за допомогою яких макрофаги його знищують. Тому легіонела може жити всередині макрофагів і використовувати їхні поживні речовини, щоб жити й далі.

А) Чому B-клітини не можуть розпізнати антигени L. pneumophila? В-клітини не можуть розпізнавати внутрішньоклітинні антигени, оскільки вони реагують на вільні (надмембранні) антигени. Вільні антигени знаходяться поза нашими власними клітинами або на поверхні організмів, які циркулюють навколо нашого тіла. L. pneumophila є внутрішньоклітинним патогеном і тому не має надмембранних антигенів. Б) Як імунна система ідентифікує L. pneumophila і яким чином вона видаляється з організму? Антиген L. pneumophila може виявитися на ГКГC (головний комплекс гістосумісності) на поверхні інфікованої клітини. Це означає, що він може бути ідентифікований імунною системою. Молекули ГКГС на наших власних клітинах розпізнаються цитотоксичними Т-клітинами. Після ідентифікації Т-клітини вивільнюють цитокіни для ліквідації патогену. В) Чому дехто з дефіцитом Т-клітин буде більш схильний до внутрішньоклітинної інфекції? Т-клітини мають вирішальне значення для виявлення внутрішньоклітинної інфекції. Без них імунна система не може знайти і знищити ці внутрішньоклітинні патогени, і вони будуть розмножуватися й поширюватися на інші клітини. Такими прикладами можуть бути віруси, мікобактерії та менінгококові бактерії.

4. Коли імунітет відреагує на збудника і сформується набутий імунітет, плазматичні клітини можуть продукувати антитіла. Поясніть, чому антитіла будуть ефективними лише проти одного збудника.

Коли рецептори на поверхні В-клітин розпізнають антигени, вони стають плазматичними клітинами, які починають утворювати певні антитіла. Молекули антитіл формуються таким чином, щоб утворити 3-вимірну частинку, з якою можуть зв'язуватися лише антигени відповідної форми.

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для молоді

5. Цитокіни виконують багато функцій в імунній відповіді. Використовуючи анімації, можна описати два способи, якими цитокіни допомагають організму боротися з інфекцією. Цитокіни можуть:

• Допомогати в регулюванні імунної відповіді, залучаючи додаткові макрофаги з кровотоку до місця інфекції.

• Т-клітини не виробляють антитіла, але вони можуть секретувати цитокіни, які впливають на інші клітини.

• Коли Т-клітини зв'язуються з ГКГС, вони збільшуються, розмножуються і секретують цитокіни, які потім можуть впливати на інші клітини.

• Коли антиген зв'язується з рецептором антитіла на В-клітині, трохи антигену також вводиться в клітину, і вона стає молекулою ГКГС. Цей комплекс розпізнається, як правило, Т-хелпером, який секретує цитокіни. У цьому випадку цитокіни допомагають В-клітинам проліферувати й утворити ідентичні клітини, що продукують одне і те ж антитіло.

6. Clostridium botulinum являє собою бактерію, яка продукує нейротоксин ботулін (ботулотоксин), більш відомий як ботокс. Саме ботулінічний токсин є смертельним, оскільки викликає параліч у людей та інших тварин. Однак Clostridium botulinum сам по собі не вважається небезпечним. Імунна система може розпізнавати як ці токсини, так і мікроорганізми.

А) Як імунна система розпізнає й позбувається токсинів?

Імунна система використовує гуморальну відповідь набутого імунітету на токсини. Це стимулює зв'язування антитіла з антигеном, який може бути іммобілізованим і нейтралізованим.

Б) Чому вакцину від Clostridium botulinum не можна вважати ефективною проти ботуліну?

Сам токсин є смертельним компонентом. Без нього бактерія не вважається небезпечною. Вакцина проти токсину ефективна, бо вона може стимулювати імунну систему виробляти антитіла проти токсину, запобігаючи тим самим летальним наслідкам хвороби.

7. Яка функція цих клітин? А) Цитотоксичні Т-клітини Можуть розпізнавати внутрішньоклітинні антигени і знищувати інфіковані клітини.

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для молоді

Б) Т-хелпер

Т-хелпери беруть участь у Т-клітиннозалежних реакціях. Вони можуть сприяти стимулюванню проліферації В-клітин, а також допомогти їм стати плазматичними клітинами.

В) Плазматичні клітини Плазматичні клітини є кінцевим етапом розвитку В-клітини. Як тільки В-клітина розпізнає антиген, вона може стати плазматичною клітиною. Ці плазматичні клітини є антитілоутворювальними клітинами й тому мають великі розміри.

8. Поясніть, чому вакцини є профілактичними засобами захисту від інфекції. Через вакцини вводяться антигени конкретної інфекції, на які реагує імунна система. Інакше кажучи, організм починає виробляти специфічні антитіла, при цьому людина не хворіє. Якщо особа контактує з джерелом хвороби, вакцина не допоможе, оскільки специфічні антитіла вже й так будуть вироблятися. Вакцини забезпечують штучний імунітет, тоді як хвороба дає природний імунітет. На відміну від щеплення, хвороба є потенційно небезпечнішою. 9. Розкажіть, як вакцина формує імунну пам'ять. Вакцина містить антигенний матеріал хвороби. Це призводить до продукування антитіл плазматичними клітинами / В-клітинами, комплементарними з антигеном вакцини. Клітини продукують антитіло, що зветься імуноглобулін G, який зберігається протягом тривалого часу в організмі. Деякі з В- і Т-клітин, що беруть участь у виявленні антигену з вакцини, перетворюються на клітини пам'яті, що призводить до пришвидшеної імунної відповіді наступного разу, коли антиген з'явиться в тілі. 10. Колективний імунітет виникає тоді, коли значна частина населення вакцинується від захворювання. Що може статися, коли люди почнуть щеплюватися не так активно проти таких хвороб: (Підказка: подумайте про шляхи передачі захворювання. Кір поширюється через дотик і повітря, тобто повітряно-крапельним шляхом, від інфікованих людей, а холера – це хвороба, яка передається через воду.)

a) Кір Якщо рівень вакцинації проти кору знизиться, можуть виникати спорадичні спалахи, кір може передаватися невакцинованими і сприйнятливими особами через дихальні шляхи або через контакт з інфікованою людиною.

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для молоді

б) Холера Як і в ситуації з кором, зниження показників вакцинації проти холери в країнах, де холера є серйозною проблемою для здоров'я, може призвести до спалахів цієї хвороби. Колективний імунітет важливий; проте оскільки холера – це хвороба, що передається через воду, невакциновані люди можуть захворіти навіть тоді, коли вони живуть в оточенні людей щеплених.

e-Bug. Щеплення. Анімації

e-Bug

Для молоді

У цьому аркуші подається додаткова інформація для вчителів, які можуть використовувати його разом з анімаційними матеріалами e-Bug.

Анімація складається з трьох кліпів.

Вступ

Аби зрозуміти, як працює щеплення, перш за все потрібно знати, як працює імунна система і як вакцина стимулює захищати організм від інфекційних захворювань. Ця коротка анімація описує, як імунна система бореться з інфекцією і реагує на щеплення.

Функція імунної системи полягає в тому, щоб відрізняти сторонні об’єкти від об’єктів, які є складовими нашого організму. Частинки будь-якого чужорідного об’єкта, які розпізнаються імунною системою, називаються антигенами. Антигени є в бактеріях, вірусах і чужорідних клітинах від трансфузій або трансплантацій органів. Антигени також можуть бути хімічними речовинами, такими як токсини або компоненти вакцин.

Вроджений природний імунітет

Перша лінія захисту організму від чужорідних об’єктів – це різноманітні фізичні бар'єри, якими він володіє для запобігання проникнення інфекцій. Сюди входять сльози, шлункова кислота, шкіра і дрібні волоски, які називаються війками. Спеціалізація кожного з цих бар'єрів пояснюється нижче.

• Шкіра. Шкіра є фізичним бар'єром нашого тіла. Патогени (мікроорганізми, які викликають захворювання) можуть подолати цей бар'єр, коли шкіра подразнена або ушкоджена (порізи, рани).

• Сльози. Око має механізм самоочищення: через блимання відбувається рух речовин в оці. Плівка вологи, що вкриває око, може ловити такі речовини, як пил, а через миготливу здатність переміщувати її до куточків очей ці речовини можна видалити. Наші сльози містять такі ферменти, як лізоцим і амілазу, які здатні вбивати деякі бактерії, забезпечуючи певний рівень захисту.

• Шлункова кислота. Кислота в нашому шлунку не тільки сприяє травленню, але й може знищувати деякі патогени. Збудники, яких ця кислота не знищила, можуть потенційно викликати захворювання, такі як сальмонельоз.

Кліп 1

Робочий аркуш учителя

e-Bug. Щеплення. Анімації

e-Bug

Для молоді

• Війки. Війки – це дрібні волосоподібні відростки, що розміщуються вздовж дихальних шляхів від носа до легень. Ці війки розташовані поруч із клітинами слизової оболонки, які виділяють слиз. Він може ловити частинки, які ми вдихаємо, зокрема бактерії й віруси. Рух війок у носі стимулює чхання, і з легень ці частинки переміщуються через слиз у горло, де її можна викашляти або проковтнути.

72

e-Bug. Щеплення. Анімації

e-Bug

Для молоді

Однак якщо ці бар'єри пошкоджені, наприклад, бактеріями, що потрапляють в організм через шкіру, антигенам доводиться мати справу з великими клітинами, які називаються макрофагами (вони знаходяться у шкірі). Слово макрофаг означає «великий поглинач». Якщо макрофаг розпізнає антиген як щось чуже, він захоплює його і знищує (цей процес називається фагоцитозом). Запалення також викликає вивільнення білків, що звуться цитокінами, які допомагають регулювати імунну відповідь і залучають додаткові макрофаги з кровотоку на потрібні ділянки. Ця перша і негайна відповідь відома як природний імунітет. Хоча він швидкий і неспецифічний, він є однаковим для всіх антигенів, і імунна система не зберігає пам'яті про зустріч з антигеном.

Різні імунні види захисту використовують великий набір імунних клітин. Вроджена імунна система складається з лейкоцитів та інших клітин, таких як природні Т-кілери. До лейкоцитів належать макрофаги і нейтрофіли, а їх основною характеристикою є те, що вони можуть здійснювати фагоцитоз – процес перетравлення чужорідних об’єктів шляхом злиття поглинутого матеріалу з лізосомою.

Лізосома забезпечує умови для знищення патогену, зокрема використовує спеціалізовані лізосомні ферменти і забезпечує висококислотні умови.

Природні Т-кілери вбивають інші клітини, які «створюють небезпеку», такі як вірусні або бактеріальні клітини. Це важлива частина вродженого імунітету, оскільки деякі бактерії і віруси можуть потрапляти всередину клітин і таким чином будуть «приховані» від вродженого імунітету (наприклад, менінгококи й мікобактерії).

Антигени Чужорідне тіло

e-Bug. Щеплення. Анімації

e-Bug

Для молоді

Набутий імунітет є специфічним і формує специфічну реакцію на чужорідний об’єкт.

Набутий імунітет

Іноді вродженої реакції організму не достатньо для усунення антигену. Крім фагоцитозу, макрофаги здатні також транспортувати антиген до ділянок, де може бути активована набута імунна відповідь. Коли макрофаг, що несе антиген, потрапляє в лімфатичну систему, він циркулює до лімфоїдних органів – селезінки, мигдаликів, аденоїд і пеєрових бляшок. Вони є резервуарами для двох типів спеціалізованих білих кров'яних клітин, які називаються лімфоцитами (В-клітини і Т-клітини). Ці лімфоцити розподіляються в стратегічних місцях по всьому тілу, готові за необхідності реагувати на антигени. Також багато В- і Т-клітин циркулюють у крові.

Набутий імунітет стимулюється вродженим шляхом демонстрації чужорідних елементів. Ці клітини називаються антигенпрезентуючими клітинами (тут і далі АПК). Дендритні клітини й макрофаги можуть виконувати цю функцію, і тому вони належать до АПК. Це відбувається після того, як АПК пройшли через лімфатичну систему, де знаходяться спеціалізовані імунні клітини.

Стимуляція лімфоцитів у лімфатичних вузлах, однак, викликає високу активацію лімфоцитів, оскільки одна АПК може стимулювати багато В- і Т-клітин. Т-клітини є специфічними клітинами, які беруть участь у клітинній імунній відповіді, а В-клітини – це клітини, що беруть участь у гуморальній імунній відповіді.

Людська клітина

Мікроби всередині клітини

e-Bug. Щеплення. Анімації

e-Bug

Для молоді

В-клітини та Т-клітини

В- і Т-клітини мають різні функції. В-клітини реагують на антигени, які знаходяться на поверхні організмів, а також циркулюють поза клітинами і між ними. Сюди належить більшість типів бактерій. Однак вони не можуть розпізнати антигени, розташовані всередині клітин, такі як вірусні частки або певні бактерії (менінгококи і мікобактерії), які пристосувалися до життя в клітинах, і тому виявлення імунною системою їх значно ускладнюється.

В-клітини продукують специфічне антитіло шляхом взаємодії з антигеном, представленим АПК. Антитіла є комплементарною відповіддю на антиген і стимулюють знищення чужорідного об’єкта.

В-клітини виробляють антитіло, однак більшість антигенів не стимулює В-клітини для продукування антитіла без допомоги Т-клітин. Відповідь на ці антигени тому й називається Т-клітиннозалежною. На відміну від В-клітин, Т-клітини можуть розпізнавати внутрішньоклітинні антигени за умови, що вони відображаються на поверхні клітини. Т-клітини не виробляють антитіла, але вони секретують цитокіни, які впливають на інші імунні клітини.

Кліп 2

Чужорідне тіло

В-клітина

Антитіло Антиген

e-Bug. Щеплення. Анімації

e-Bug

Для молоді

Гуморальна імунна відповідь

В-клітини циркулюють із молекулою 3-вимірного білка, так званого антитіла на поверхні. Антитіла, також відомі як імуноглобуліни, мають послідовні місця зв'язування антигенів, де білкові молекули складаються так, щоб утворити 3-вимірну структуру, з якою можуть зв'язуватися тільки антигени відповідної форми. Існує також центр зв'язування для макрофагів і нейтрофілів. Частина антигену, яка зв'язується з антитілом, називається епітопом.

Коли одна з молекул антитіла має поверхневий рецептор правильної форми для розпізнавання антигену, вона зв'язується з ним, як замок і ключ. Потім В-клітини значно збільшуються, стають плазматичними клітинами і продукують антитіла, здатні виробляти до 100 000 молекул антитіл за хвилину. Молекули антитіл, які вони продукують, мають рецептори тієї ж форми, що розпізнають антиген у першу чергу, і це відомо як гуморальна відповідь. Перший раз, коли зустрічається інфекція або антиген вакцини, вироблене антитіло називається імуноглобуліном M, або IgM. IgM утворює структуру з п'яти молекул, пов'язаних разом із 10 ділянками, для швидкого та ефективного зв'язування з антигеном. Якщо знову зустрічається той самий антиген, клас антитіл змінюється на імуноглобулін G (IgG). Це явище відоме як переключення класів і означає, що загальна структура антитіла змінюється, крім антигензв'язувального домену, який залишається таким же, щоб відповідати антигену.

Імуноглобулін M (IgM) Імуноглобулін G (IgG)

Коли антиген зв'язується з антитілом, можуть бути три результати.

1. Зв'язування антитіла з антигеном буде іммобілізувати чужорідний об’єкт і нейтралізуватиме його. Це стосується токсинів та інших шкідливих речовин.

2. Антитіла оточують чужорідний об’єкт, який може бути іммобілізованим клітиною, спроможною до фагоцитозу, такою як макрофаг.

Immunoglobulin G (IgG)

75

e-Bug. Щеплення. Анімації

e-Bug

Для молоді

3. Активується система комплементу. Вона є основною частиною гуморальної відповіді. Після зв'язування антитіл із чужорідним тілом активується система комплементу. Вона складається з молекули комплементу, яка є білком, що має активність протеази, тобто може розщеплювати інші білки.

Прикріплення молекул системи комплементу відбувається каскадом: послідовно приєднуються протеази, що крок за кроком розщеплюють антиген. Результатом такого каскаду є продукування молекул, які можуть залучати інші імунні клітини до ураженої ділянки, а також підвищувати проникність судин, так щоб імунні клітини могли легко потрапляти в необхідне місце через судинну мережу. Деякі молекули комплементу можуть розпізнавати вуглеводні молекули на поверхні бактерій без необхідності зв'язування антитіл, і певне зв'язування комплементу може фактично індукувати знищення бактерії через порушення її плазматичної мембрани.

Клітинний імунітет

Коли клітини містять внутрішньоклітинні антигени, частина антигену переноситься на клітинну поверхню з використанням молекул, які є частиною головного комплексу гістосумісності, або ГКГС. Т-клітини можуть розпізнавати молекули ГКГС. Коли Т-клітини зв'язуються з ГКГС, активовані клітини збільшують, розмножують і починають секретувати цитокіни, які потім можуть впливати на інші імунні клітини поблизу, та інші токсичні молекули, такі як гранулізин. Гранулізин індукує апоптоз в інфікованій клітині шляхом генерації отворів у мембрані. Отвори сприяють нерегульованому введенню іонів води в клітину, викликаючи цитоліз (осмотичний лізис клітини). Існують різні типи Т-клітин; серед них є такі, що можуть знищити інфіковані клітини, відомі як цитотоксичні Т-клітини. Інший вид, клітини Т-хелпери, може допомогти стимулювати В-клітини для отримання антитіл. Коли антиген зв'язується з рецептором антитіла на В-клітині, частина антигену також вводиться в клітину і стає на В-клітинній поверхні молекулою ГКГС. Цей комплекс ГКГС-антигену розпізнається Т-клітиною, як правило клітиною Т-хелпером, яка секретує цитокіни. У цьому випадку цитокіни допомагають В-клітинам проліферувати та утворювати ідентичні клітини, що продукують одне і те ж антитіло.

ГКГC можуть також вказувати на пухлинні клітини. Певною мірою імунна система здатна розпізнавати аномальні клітини і знищувати їх.

e-Bug. Щеплення. Анімації

e-Bug

Для молоді

Імунна пам'ять

Кілька В-клітин стимулюються Т-клітинами, щоб залишатися клітинами пам'яті і зберігати пам'ять про зустріч антигена з антитілом. Коли клітини пам'яті знову зустрічаються з антигеном, антитіла певної специфіки продукуються набагато швидше і в більшій кількості, ніж під час першої відповіді на інфекцію. На відміну від першої реакції, коли проводиться короткий тривалий IgM, отримане антитіло є головним чином IgG, яке зберігається довше. Щоразу, коли клітини пам'яті зустрічаються з тим самим антигеном, імунна відповідь збільшується. Оскільки патоген або вакцина може містити багато різних антигенів, низка В-клітин стимулюються відразу, і може утворитися чимало різноманітних антитіл. Пул нашої імунної системи величезний і може складатися з мільярдів різних антитіл. Якщо різні вакцини вводяться одночасно, то одночасно виробляються також і різні антитіла. Таким чином працюють і Т-клітини пам'яті. Коли ці Т-клітини зустрічають знайомий антиген, вони здатні реагувати швидше й ефективніше. Такі гуморальні та клітинні відповіді звуться набутим, або адаптивним, імунітетом.

Щеплення

Вакцинація стимулює імунні реакції, які щойно були описані. Але важливо, що вона робить це без ризику появи самого захворювання і працює шляхом стимулювання активації пам'яті В- і Т-клітин, які в момент зустрічі з антигеном продукують антиген-специфічні відповіді досить швидко, щоб запобігти розвитку хвороби. Щеплення також стимулює вироблення антиген-специфічних антитіл, зокрема й IgG, який зберігається після вакцинації і забезпечує ранній захист від інфекції. Знання того, як вакцини працюють з імунною системою, дає нам змогу більш чітко зрозуміти справжню суть вакцин.

Коли людина вакцинована, процеси в імунній системі, що стимулюється, побудовані на розпізнаванні антигенів, виробленні антитіл і формуванні реакції пам'яті. Усе це відбувається без розвитку самого захворювання. Вакцина буде містити антиген захворювання, або неактивний варіант токсину (якщо певне захворювання спричинюється токсином, таким як дифтерія або правець). У деяких випадках вакцину можна вводити за допомогою назального спрею.

Антигени після вакцинації розпізнаються швидше імунною системою, як було описано раніше, і далі АПК транспортують її до лімфатичних вузлів. Потім антиген зв'язується з В-клітинами, які викликають продукування антитіл поколінь пам'яті В- і Т-клітин. Якщо особа, яка вакцинується, контактує з фактичним патогеном, який несе той же антиген, одразу стимулюється відповідь організму, що приводить до знищення збудника без появи захворювання.

Кліп 3

e-Bug. Щеплення

e-Bug

Для молоді

Масові вакцинації проводяться для збереження кількості циркулюючих антитіл на високих рівнях. Якщо вони пропущені, то імунна пам'ять організму може бути ослаблена і в результаті з великою ймовірністю людина захворіє.

У випадку грипу проводять щорічні / сезонні щеплення, оскільки вірус грипу здатний змінювати антигени, що призводить до необхідності нової вакцинації для різних антигенів.

Ця зміна антигенів може виникати одним із двох способів: через антигенну мінливість або через антигенний дрейф. Антигенна мінливість полягає в тому, що два або більше різних штамів вірусу об'єднуються, утворюючи новий штам. Це відбувається, якщо людина інфікована різними вірусами одночасно. Антигенний дрейф відбувається тоді, коли антиген на вірусі поступово змінюється внаслідок зміни генетичного матеріалу всередині вірусу. Це може статися, якщо генетичний матеріал зазнає мутації.

Що таке колективний імунітет і чому це важливо?

Невелика частина людей у кожній групі не реагує на вакцини і залишається незахищеною, незважаючи на вакцинацію. Крім того, люди, які мають серйозні імунні порушення, не можуть бути щепленими. Таким чином, ці люди залежать від того, чи піддадуться вони інфекції. Якщо достатня кількість людей буде вакцинована в певній групі, вакцинопрофілактичні інфекції не будуть передаватися, оскільки більшість людей матиме імунітет. Тому люди, які є чутливими до інфікування, опосередковано будуть захищені присутністю цих осіб з імунітетом. Це явище відоме як колективний імунітет. Необхідно підтримувати високий рівень вакцинації серед населення для досягнення та збереження колективного імунітету й захисту тих, хто не може бути щепленим.

Робочий аркуш учителя

Світло-блакитні люди не вакциновані і тому не

захищені Ця людина оточена

вакцинованими, тож захищеними особами

А ця невакцинована особа опосередковано захищена. Рідше хворіє

e-Bug. Список літератури

e-Bug Для молоді

Teacher Sheet

Gessner, B.D., Feikin, D.R. (2014) Vaccine preventable disease incidence as a complement to vaccine efficacy for setting vaccine policy. Vaccine 30;32(26):3133-8 Web link

Malech, H.L., Deleo, F.R., Quinn, M.T. (2014) The role of neutrophils in the immune system: an overview. Methods Mol Biol. 1124:3-10 Web link

McIntyre, W.J., Tami, J.A. (1992) Introduction to immunology. Pharmacotherapy12(2 Pt 2):2S-10S Web link

Pasupuleti, M., Schmidtchen, A., Malmsten, M. (2012) Antimicrobial peptides: key components of the innate immune system. Crit Rev Biotechnol. 32(2):143-71 Web link

Storey, M., Jordan, S. (2008) An overview of the immune system. Nurs Stand. 23(15-17):47-56 Web link

Інші вебресурси:

WHO introduction to vaccines

NHS How vaccines work

Список літератури

Antibiotics: Peer Education Student Handout

80