KAPITEL XII Zellen und Moleküle der Immunabwehr Die Immunität manifestiert sich am deutlichsten und wird am besten bei Säugetieren untersucht, obwohl bestimmte Manifestationen davon bei einfach organisierten Tieren beobachtet werden können. Bei Wirbeltieren, insbesondere bei Warmblütern, Immunität

8. Faktoren der Evolution Zur Erinnerung: Was sind die Gründe für die Veränderung der Anzahl der Individuen in einer Population?Welche Rolle spielen Mutationen im Evolutionsprozess?Erbliche Variabilität. Ein Faktor, der für die Entstehung von neuem genetischem Material in einer Population sorgt und

22. Abiotische Umweltfaktoren Zur Erinnerung Was ist ein Lebensraum Welche Faktoren gelten als Faktoren der unbelebten Natur Im Laufe der historischen Entwicklung passen sich Organismen an eine Reihe von abiotischen Faktoren an, die obligatorisch werden

23. Biotische Umweltfaktoren Denken Sie daran: Was ist ein Lebensraum Welche Faktoren werden als Faktoren von Wildtieren klassifiziert In der Natur hängt die Existenz jedes lebenden Organismus nicht nur von abiotischen Faktoren ab, sondern auch von anderen Organismen, die in der Nähe leben. Das ganze Set

Evolutionäre Faktoren Die Prozesse, die die Häufigkeit von Allelen in Populationen verändern, werden als elementare Evolutionsfaktoren bezeichnet. In der Populationsgenetik gibt es vier evolutionäre Hauptfaktoren: Mutationsprozess. Mutationen sind der einzige Prozess, durch den Neues entsteht

11.3. Umweltfaktoren Die Faktoren, die die Existenz von Organismen in einer bestimmten Umgebung bestimmen, werden als Umweltfaktoren bezeichnet. Sie werden sowohl durch die äußeren Bedingungen der jeweiligen Umgebung als auch durch den Einfluss anderer in der Umgebung vorhandener Organismen bestimmt.

Die Rolle des Makroorganismus im Infektionsprozess

Der Makroorganismus verfügt über Mechanismen, die das Eindringen von Erregern von Infektionskrankheiten, die Vermehrung von Mikroben in Geweben und die Bildung von Pathogenitätsfaktoren durch sie verhindern. Die Haupteigenschaften des Makroorganismus, die das Auftreten, den Verlauf und das Ergebnis des Infektionsprozesses bestimmen, sind Widerstand und Anfälligkeit.

Widerstand ist die Widerstandsfähigkeit des Körpers gegen die Auswirkungen verschiedener schädlicher Faktoren.

Anfälligkeit für Infektionen- Dies ist die Fähigkeit eines Makroorganismus, auf die Einführung von Mikroben durch die Entwicklung verschiedener Formen des Infektionsprozesses zu reagieren. Unterscheiden Sie zwischen Art und individueller Anfälligkeit. Artenanfälligkeit ist allen Individuen einer bestimmten Art inhärent. Individuelle Anfälligkeit ist die Prädisposition einzelner Individuen für das Auftreten verschiedener Formen des Infektionsprozesses in ihnen unter Einwirkung von Mikroben.

Die Resistenz und Anfälligkeit eines Makroorganismus gegenüber einem Infektionserreger hängt weitgehend von unspezifischen Schutzfaktoren ab, die bedingt in mehrere Gruppen eingeteilt werden können:

1. Physiologische Barrieren:

Mechanisch (Epidermis und Schleimhäute);

Chemische (Geheimnisse der Haut und Schleimhäute);

Biologisch (normale Mikroflora).

2. Zelluläre Faktoren des unspezifischen Schutzes:

Phagozyten (Makrophagen, Monozyten, dendritische Zellen, Neutrophile);

NK-Zellen (natürliche Killerzellen).

3. Humorale Faktoren des unspezifischen Schutzes:

Komplementsystem;

Substanzen mit direkter antimikrobieller Wirkung (Lysozym, Alpha-Interferon, Defensine);

Substanzen mit vermittelter antimikrobieller Aktivität (Lactoferrin, Mannose-bindendes Lektin - MSL, Opsonine).

Physiologische Barrieren

Epithelgewebe stellen eine starke mechanische Barriere für Mikroorganismen dar, da die Zellen eng aneinander passen und sich regelmäßig erneuern, begleitet von einer Abschuppung alter Zellen zusammen mit daran haftenden Mikroorganismen. Die Haut ist eine besonders starke Barriere – die vielschichtige Epidermis ist ein schier unüberwindbares Hindernis für Mikroorganismen. Eine Infektion durch die Haut erfolgt hauptsächlich nach Verletzung ihrer Integrität. Auch die Bewegung der Flimmerhärchen des Atemwegsepithels und die Peristaltik des Darms sorgen für die Beseitigung von Mikroorganismen. Von der Oberfläche der Schleimhaut der Harnwege werden Mikroorganismen durch Urin abgewaschen - ist der Urinabfluss gestört, können sich infektiöse Läsionen dieses Organsystems entwickeln. In der Mundhöhle wird ein Teil der Mikroorganismen durch Speichel abgespült und verschluckt. In der Epithelschicht der Schleimhäute der Atemwege und des Gastrointestinaltrakts wurden Zellen gefunden, die Mikroorganismen aus dem Schleim des Darms oder der Atemwege endozytieren und unverändert in das submuköse Gewebe übertragen können. Diese Zellen werden als Schleimhaut-M-Zellen bezeichnet (von microfold - microbeaters). In den submukösen Schichten repräsentieren M-Zellen die übertragenen Mikroben zu dendritischen Zellen und Makrophagen.

Zu chemischen Barrieren beinhalten verschiedene Geheimnisse der hauteigenen Drüsen (Schweiß- und Talgdrüsen), Schleimhäute (Salzsäure des Magens) und große äußere Sekretdrüsen (Leber, Bauchspeicheldrüse). Schweißdrüsen scheiden große Mengen an Salzen auf der Hautoberfläche aus, Talgdrüsen setzen Fettsäuren frei, was zu einer Erhöhung des osmotischen Drucks und einer Senkung des pH-Werts führt (beide Faktoren sind für das Wachstum der meisten Mikroorganismen ungünstig). Belegzellen (Belegzellen) des Magens produzieren Salzsäure, wodurch der pH-Wert des Mediums stark gesenkt wird - die meisten Mikroorganismen sterben im Magen ab. Galle und Pankreassaft enthalten Enzyme und Gallensäuren, die das Wachstum von Mikroorganismen hemmen. Urin hat ein saures Milieu, das auch die Besiedelung des Harnwegsepithels durch Mikroorganismen verhindert.

Vertreter der normalen Mikroflora, die verschiedene menschliche Biotope bewohnen, verhindern dabei auch das Eindringen von krankheitserregenden Mikroben in den Körper biologische Barriere. Sie schützen den Makroorganismus durch eine Reihe von Mechanismen (Konkurrenz mit pathogenen Mikroorganismen um Haftfläche und Nährsubstrat, Versauerung der Umgebung, Produktion von Bacteriocinen etc.), die unter dem Begriff Besiedlungsresistenz zusammengefasst werden.

Zelluläre Faktoren des unspezifischen Schutzes.

Der Hauptzellfaktor des unspezifischen Schutzes sind Phagozyten. Phagozytose entwickelt sich nach dem Eindringen von Mikroben in Gewebe (nachdem sie physiologische Barrieren überwunden haben). Phagozytose ist der Prozess der aktiven Aufnahme von pathogenen Mikroben und anderen Fremdpartikeln, die in die Zellen eines Makroorganismus eindringen, gefolgt von der Verdauung mit Hilfe intrazellulärer Enzyme.

Stadien (Stadien) der Phagozytose:

Stadium der Chemotaxis (Anziehung, Annäherung an das Objekt);

Adhäsionsphase (Anziehung, Bindung, Adhäsion);

Das Stadium des Einfangens (allmähliche Absorption, Eintauchen) von Partikeln in die Zelle;

Stadium der Phagosomenbildung;

Das Stadium der Verschmelzung des Phagosoms mit Lysosomen zu einem Phagolysosom;

Enzymatischer Verdauungsschritt von eingefangenen Partikeln;

Ergebnisstadium (Entfernung phagozytierter Partikel).

Phagozytose, bei der der Tod einer phagozytierten Mikrobe eintritt,

fertig genannt. Phagozytose, bei der die Mikroben im Inneren der Phagozyten dies nicht tun

sterben, wird als unvollständig bezeichnet (z. B. bei Tuberkulose, Brucellose). In diesem Fall können sich Mikroben in der Fresszelle vermehren und deren Tod verursachen.

Die Phagozytose wird von verschiedenen Zellen durchgeführt, die bedingt sein können

in 2 Gruppen eingeteilt: „unprofessionelle“ Fresszellen (Neutrophile,

Eosinophile, Basophile) und „professionelle“ Fresszellen (Monozyten, Makrophagen, dendritische Zellen). „Professionelle“ Fresszellen sind in der Lage, das Antigen den Lymphozyten zu präsentieren (zu präsentieren).

Neutrophile- die häufigsten Blutleukozyten, mobil,

die ersten, die im Brennpunkt von Entzündungen erscheinen, Bakterien phagozytieren und verdauen.

Eosinophile- große Zellen, die große Körnchen enthalten, in denen

Basophile und Mastzellen enthalten große Histaminkörner,

Serotonin, Heparin, Trypsin. Basophile zirkulieren im Blutkreislauf, während Mastzellen sesshafte Gewebezellen sind.

Monozyten/Makrophagen. Monozyten werden im roten Knochenmark produziert

(Monozytenspross der Hämatopoese), von wo sie ins Blut austreten. Monozyten zirkulieren 1-3 Tage im Blut, danach wandern sie in verschiedene Gewebe und Organe, wo sie zu sesshaften Makrophagen werden (Kupffer-Sternzellen in der Leber, Alveolarmakrophagen in der Lunge usw.).

Dendritische Zellen ist eine Gruppe von Prozesszellen, diffus

befinden sich in lymphatischen Organen und Barrieregeweben. Die dendritischen Zellen sind die weißen Epidermozyten der Haut (Langerhans-Zellen).

Natürliche oder natürliche Killerzellen (NK-Zellen)- diese sind groß

Lymphozyten, in deren zytoplasmatischen Granula in großen Mengen

Poren in der Membran von Zielzellen, durch die Granzyme eindringen. Zu den Granzymen gehören Serin-Peptid-Hydrolasen (dringen durch gebildete Poren in die Zielzelle ein und verursachen Apoptose) und Chondroitinsulfat A (schützt NK-Zellen vor Autolyse).

Mechanismen der Erkennung von Mikroben durch Fresszellen

Peptidoglykan, Lipopolysaccharid, Flagellin-Protein, doppelsträngige RNA in Viren usw. Alle diese Substanzen werden durch das Konzept der pathogen-assoziierten molekularen Muster (von engl. PAMP - pathogen-associated Molecular Pattern) oder einfacher pathogen-assoziiert vereint Molekulare Muster. Phagozyten sind in der Lage, diese Bilder aufgrund von Mustererkennungsrezeptoren zu erkennen, die sich auf der Oberfläche ihrer Zytoplasmamembranen befinden (PRR - Mustererkennungsrezeptor). Fresszellen unterscheiden also „Eigenes“ von „Fremdem“, das zerstört (phagozytiert) werden muss.

Humorale Faktoren des unspezifischen Schutzes .

Stoffe, die geeignet sind, die Vermehrung von Mikroben zu hemmen bzw

um von außen eintretende Fremdstoffe zu neutralisieren, werden humorale unspezifische Mediatoren des körpereigenen Abwehrsystems genannt. Es gibt viele solcher Substanzen im Körper, die wichtigsten und untersuchtesten von ihnen werden unten aufgeführt. Diese Substanzen haben entweder eine direkte antimikrobielle Aktivität oder eine vermittelte antimikrobielle Aktivität, indem sie andere unspezifische Abwehrfaktoren (Phagozyten, Komplementsystem) stimulieren oder für Bakterien notwendige Wachstumsfaktoren (Lactoferrin) binden. Der wirksamste humorale Faktor des unspezifischen Schutzes ist das Komplementsystem.

Ergänzen ist ein Mehrkomponentensystem von Blutserumproteinen.

Komplementkomponenten werden von Leberzellen und Monozyten synthetisiert.

Komplement zirkuliert im Blut in einer inaktiven Form. Das Komplement wird durch verschiedene spezifische und unspezifische Faktoren aktiviert, die es in seine aktive Form umwandeln. Das Komplementsystem besteht aus neun Serumproteinfraktionen, die als C1-C9 bezeichnet werden. Die Komplementaktivierung erfolgt durch einen Kaskadenprozess, wenn das Produkt der vorherigen Reaktion als Katalysator für die nächste Reaktion wirkt. Existieren drei Möglichkeiten, das Komplementsystem zu aktivieren:

Klassisch (unter Beteiligung von Antikörpern),

Alternative (als Reaktion auf Erregerbilder ohne Beteiligung von Antikörpern)

Lektin (unter Beteiligung von MSL ohne Beteiligung von Antikörpern).

Die Komplementaktivierung führt zur Bildung einer angreifenden Membran

Komplex (MAK). MAC perforiert Zellwände und zytoplasmatisch

Membranen von Bakterien, was zu deren Absterben führt (Lyse).

Lysozym(Muramidase, Muramylpeptidase) - hydrolytisches Enzym,

vorhanden in Tränen, Speichel, Nasenschleim, Schleimhautsekreten,

Blutserum und Organ- und Gewebeextrakte in Milch. Lysozym wird von Granulozyten, Monozyten und Makrophagen synthetisiert. Lysozym wird durch Kochen inaktiviert, hat die Fähigkeit, Bakterien zu lysieren und die Peptidoglykanschicht der Zellwand zu zerstören. Es betrifft hauptsächlich grampositive Bakterien, da sie viel Peptidoglykan in ihren Zellwänden haben.

Alpha-Interferon- als Reaktion auf eine Virusinfektion synthetisiert.

Alpha-Interferon wird von virusinfizierten Zellen synthetisiert und hemmt die Proteinsynthese in benachbarten gesunden Zellen. Die Unterdrückung der Proteinsynthese beruht hauptsächlich auf der Aktivierung intrazellulärer RNasen (Enzyme, die RNA zerstören), was zum Abbau von Boten-, Ribosomen- und Transfer-RNA führt. Dadurch wird in solchen Zellen die Translation viraler Proteine ​​und bei RNA-haltigen Viren die Replikation von Nukleinsäuren unmöglich.

Defensine(von englischer Verteidigung - Schutz) - diese Gruppe ist positiv

geladene Proteine ​​mit antimikrobieller Aktivität. Defensine sind assoziiert mit

negativ geladene Mikroorganismen und bilden in ihren Poren

Zytoplasmamembranen - das Ergebnis davon ist die Lyse von Mikroben

Lactoferrin ist ein eisenbindendes Glykoprotein

Aktivität. Es bindet zwei Eisen(III)-Atome, wodurch das Wachstum von Mikroorganismen unterdrückt wird. Synthetisiert von polymorphkernigen Leukozyten und Drüsenepithelzellen. Es ist ein spezifischer Bestandteil der Sekretion des Speichel-, Tränen-, Milchdrüsen-, Atmungs-, Verdauungs- und Urogenitaltraktes.

Mannose-bindendes Lektin (MBL) ein Glycopeptid synthetisiert

Leber. MSL bindet mit seinem Kohlenhydratanteil (Lektin) an Mannose,

Fructose oder N-Acetylglucosamin (Erregerbilder) und der Proteinteil mit Komplement- oder Phagozytenrezeptoren. Somit aktiviert MSL nach der Bindung an bakterielle Fragmente das Komplement über den Lektinweg und beschleunigt die bakterielle Phagozytose (d. h. es ist ein Opsonin).

Opsonine- eine Gruppe von Substanzen, die die Phagozytose beschleunigen. Opsonine sind

eine Art "Marker" für Fresszellen. Diese Substanzen sind mit verbunden

Objekte der Phagozytose und erleichtern die Adhäsion (Anheftung) von Phagozyten an sie.

Opsonine sind einzelne Komplementfraktionen (zB C3b), MSL, C-reaktives Protein, Fibronectin. Die stärksten Opsonine sind

Immunglobuline der Klasse G.

Physiologische Rolle der Entzündung.

Wenn eine Mikrobe oder ein anderer Fremdstoff Schutzbarrieren überwindet

Haut und Schleimhäute und dringt in die Tiefen des Gewebes ein, entwickelt sich an der Stelle seiner Einführung ein Entzündungsprozess. Eine Entzündung ist eine komplexe Reaktion des Gefäßgewebes des Körpers auf Schäden verschiedener Art (einschließlich mikrobieller Art). Der Entzündungsprozess ist gekennzeichnet durch Ödeme, Schmerzen, Hyperämie, lokales oder systemisches Fieber, Veränderungen in der Struktur und Funktion des geschädigten Organs. Die physiologische Rolle der Entzündung ist die Mobilisierung unspezifischer und spezifischer Abwehrfaktoren des Körpers. Diese Faktoren wandern aufgrund der verringerten Durchblutung im Fokus und der erhöhten Durchlässigkeit der Gefäßwand in den Entzündungsherd.

mechanische Faktoren. Haut und Schleimhäute verhindern mechanisch das Eindringen von Mikroorganismen und anderen Antigenen in den Körper. Letztere können noch bei Hauterkrankungen und Verletzungen (Verletzungen, Verbrennungen, entzündliche Erkrankungen, Insektenstiche, Tiere etc.) ). Einen mechanischen Schutz bietet auch das Flimmerepithel der oberen Atemwege, da durch die Bewegung der Flimmerhärchen ständig Schleim mit in die Atemwege eingedrungenen Fremdpartikeln und Mikroorganismen entfernt werden.

Physikalisch-chemische Faktoren. Essigsäure, Milchsäure, Ameisensäure und andere Säuren, die von den Schweiß- und Talgdrüsen der Haut abgesondert werden, haben antimikrobielle Eigenschaften; Salzsäure des Magensaftes sowie proteolytische und andere Enzyme, die in Körperflüssigkeiten und Geweben vorhanden sind. Eine besondere Rolle bei der antimikrobiellen Wirkung kommt dem Enzym Lysozym zu. Dieses proteolytische Enzym, das 1909 von P. L. Lashchenko entdeckt und 1922 von A. Fleming isoliert wurde, wurde "Muramidase" genannt, da es die Zellwand von Bakterien und anderen Zellen zerstört, deren Tod verursacht und die Phagozytose fördert. Lysozym wird von Makrophagen und Neutrophilen produziert. Es ist in großen Mengen in allen Sekreten, Flüssigkeiten und Geweben des Körpers (Blut, Speichel, Tränen, Milch, Darmschleim, Gehirn etc.) enthalten. Verringerte Enzymspiegel führen zu Infektions- und anderen entzündlichen Erkrankungen. Gegenwärtig wurde die chemische Synthese von Lysozym durchgeführt und es wird als medizinisches Präparat zur Behandlung von entzündlichen Erkrankungen verwendet.

immunbiologische Faktoren. Im Laufe der Evolution hat sich ein Komplex aus humoralen und zellulären Faktoren unspezifischer Resistenz gebildet, der darauf abzielt, in den Körper gelangte Fremdstoffe und Partikel zu eliminieren.

Humorale unspezifische Resistenzfaktoren bestehen aus einer Vielzahl von Proteinen, die im Blut und in Körperflüssigkeiten vorkommen. Dazu gehören Proteine ​​des Komplementsystems, Interferon, Transferrin, p-Lysine, Protein Properdin, Fibronektin etc.

Die Proteine ​​des Komplementsystems sind normalerweise inaktiv, werden aber durch sequentielle Aktivierung und Interaktion von Komplementkomponenten aktiv. Interferon hat eine immunmodulatorische, proliferative Wirkung und verursacht einen Zustand antiviraler Resistenz in einer mit einem Virus infizierten Zelle. p-Lysine werden von Blutplättchen produziert und wirken bakterizid. Transferrin konkurriert mit Mikroorganismen um die von ihnen benötigten Stoffwechselprodukte, ohne die sich Krankheitserreger nicht vermehren können. Das Protein Properdin ist an der Komplementaktivierung und anderen Reaktionen beteiligt. Serumblutinhibitoren wie p-Inhibitoren (s-Lipoproteine) inaktivieren viele Viren durch unspezifische Blockade ihrer Oberfläche.Einzelne humorale Faktoren (einige Komplementkomponenten, Fibronectin etc.) interagierenmit der Oberfläche von Mikroorganismen und fördern deren Phagozytose, die die Rolle von Opsoninen spielen.

Von großer Bedeutung bei der unspezifischen Resistenz sind Zellen, die zur Phagozytose befähigt sind, sowie Zellen mit zytotoxischer Aktivität, sogenannte natürliche Killer oder MK-Zellen. NK-Zellen sind eine spezielle Population lymphozytenähnlicher Zellen (große granuläre Lymphozyten), die gegenüber fremden Zellen (Krebs-, Protozoen- und virusinfizierte Zellen) zytotoxisch wirken. Anscheinend führen NK-Zellen eine Antitumor-Überwachung im Körper durch. Für die Aufrechterhaltung der körpereigenen Widerstandskraft ist auch die normale Mikroflora des Körpers von großer Bedeutung (siehe Abschnitt 4.5).

Phagozytose

Phagozytose (aus dem Griechischen phago - ich verschlinge und Cytos - eine Zelle) ist der Prozess der Absorption und Verdauung von antigenen Substanzen, einschließlich Mikroorganismen, durch Zellen mesodermalen Ursprungs - Phagozyten. II Mechnikov teilte Phagozyten in Makrophagen und Mikrophagen ein. Derzeit werden Makro- und Mikrophagen zu einem einzigen System von Makrophagen (MPS) vereint. Dieses System umfasst Gewebemakrophagen - Epithelzellen, sternförmige Retikuloendotheliozyten (Kupffer-Zellen), alveoläre und peritoneale Makrophagen, die sich in den Alveolen und der Bauchhöhle befinden, Epidermozyten des weißen Prozesses der Haut (Langerhans-Zellen) usw.

Die Funktionen von Makrophagen sind äußerst vielfältig. Sie sind die ersten, die auf einen Fremdstoff reagieren, da sie spezialisierte Zellen sind, die Fremdstoffe im Körper aufnehmen und zerstören (absterbende Zellen, Krebszellen, Bakterien, Viren und andere Mikroorganismen, Antigene, nicht metabolisierbare anorganische Stoffe). Darüber hinaus produzieren Makrophagen viele biologisch aktive Substanzen - Enzyme (einschließlich Lysozym, Peroxidase, Esterase), Komplementproteine, Immunmodulatoren wie Interleukine. Das Vorhandensein von Rezeptoren für Immunglobuline (Antikörper) und Komplement auf der Oberfläche von Makrophagen sowie ein System von Mediatoren gewährleisten ihre Wechselwirkung mit T- und B-Lymphozyten. Gleichzeitig aktivieren Makrophagen die Schutzfunktionen von T-Lymphozyten. Aufgrund des Vorhandenseins von Rezeptoren für Komplement und Immunglobuline sowie Histokompatibilitätssystem-Antigenen (HLA) sind Makrophagen an der Bindung und Erkennung von Antigenen beteiligt.

Mechanismus und Stadien der Phagozytose. Eine der Hauptfunktionen von Makrophagen ist die Phagozytose, die Endozytose, die in mehreren Stufen durchgeführt wird.

Die erste Stufe ist die Adsorption von Partikeln auf der Makrophagenoberfläche aufgrund elektrostatischer Van-der-Waals-Kräfte und der chemischen Affinität von Partikeln zu Phagozytenrezeptoren. Die zweite Stufe ist die Invagination der Zellmembran, das Einfangen des Teilchens und sein Eintauchen in das Protoplasma. Die dritte Stufe ist die Bildung eines Phagosoms, d. h. einer Vakuole (Vesikel) im Protoplasma um das absorbierte Teilchen. Die vierte Stufe ist die Fusion des Phagosoms mit dem Lysosom des Phagozyten, das Dutzende von Enzymen enthält, und die Bildung des Phagolysosoms. Im Phagolysosom erfolgt die Verdauung (Zerstörung) des eingefangenen Partikels durch Enzyme. Bei der Aufnahme eines körpereigenen Partikels (zum Beispiel eine tote Zelle oder deren Teile, eigene Proteine ​​und andere Substanzen) wird es durch phagolysosomale Enzyme in nicht-antigene Substanzen (Aminosäuren, Fettsäuren, Nukleotide, Monozucker) gespalten. . Wenn ein Fremdpartikel aufgenommen wird, können die Phagolysosomen-Enzyme die Substanz nicht in nicht-antigene Bestandteile zerlegen. In solchen Fällen wird das Phagolysosom mit dem verbliebenen und zurückbehaltenen Fremdteil des Antigens durch den Makrophagen auf T- und B-Lymphozyten übertragen, d. h. eine spezifische Verbindung der Immunität wird eingeschaltet. Diese Übertragung des unzerstörten Teils des Antigens (Determinante) auf den T-Lymphozyten erfolgt durch Bindung der Determinante an das erkennende Antigen des Histokompatibilitätskomplexes, für den es spezifische Rezeptoren auf T-Lymphozyten gibt. Der beschriebene Mechanismus liegt der Erkennung von „Eigenem“ und „Fremdem“ auf Makrophagenebene und dem Phänomen der Phagozytose zugrunde.

Die Rolle der Phagozytose. Phagozytose ist die wichtigste Schutzreaktion. Phagozyten fangen Bakterien, Pilze und Viren ein und inaktivieren sie durch eine Reihe von Enzymen und die Fähigkeit, H 2 O 2 und andere Peroxidverbindungen abzusondern, die aktiven Sauerstoff bilden (vollständige Phagozytose). In einigen Fällen überleben und vermehren sich jedoch die von der Fresszelle eingefangenen Mikroorganismen (z. B. Gonokokken, Tuberkelbazillus, der Erreger der HIV-Infektion usw.). In solchen Fällen wird die Phagozytose als unvollständig bezeichnet.Die Phagozytose wird durch Opsonin-Antikörper verstärkt, da das mit ihnenverbundene Antigen aufgrund des Vorhandenseins von Rezeptoren für diese Antikörperin letzteren leichter auf der Oberfläche der Phagozyten adsorbiert wird. Diese Verstärkung der Phagozytose durch Antikörper wird Opsonisierung genannt, d.h. Präparation von Mikroorganismen zum Einfangen durch Fresszellen. Die Phagozytose von opsonisierten Antigenen wird als immun bezeichnet. Um die Aktivität der Phagozytose zu charakterisieren, wurde der Phagozytoseindex eingeführt. Um sie zu bestimmen, wird die Anzahl der Bakterien, die von einer Fresszelle aufgenommen werden, unter dem Mikroskop gezählt. Es wird auch ein opsonophagozytischer Index verwendet, der das Verhältnis von phagozytischen Indikatoren darstellt, die mit Immun- und Nicht-Immunserum erhalten wurden. Der phagozytische Index und der opsonophagozytische Index werden in der klinischen Immunologie zur Beurteilung des Immunzustandes und des Immunstatus verwendet. Die Phagozytose spielt eine wichtige Rolle beim antibakteriellen, antimykotischen und antiviralen Schutz, indem sie die Widerstandsfähigkeit des Körpers gegen Fremdstoffe aufrechterhält.

Ergänzen

Die Art der Ergänzung. Komplement ist ein komplexer Komplex von Blutserumproteinen, die in einer bestimmten Reihenfolge miteinander reagieren und die Beteiligung von Antigenen und Antikörpern an zellulären und humoralen Immunantworten sicherstellen. Das Komplement wurde vom französischen Wissenschaftler J. Borde entdeckt, der es "Alexin" nannte. P. Ehrlich gab dem Komplement den modernen Namen.

Das Komplement besteht aus 20 Blutserumproteinen mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften, es wird mit dem Symbol „C“ bezeichnet und die neun Hauptkomponenten des Komplements sind nummeriert: C1, C2, ... C9. Jede Komponente hat Untereinheiten, die bei der Spaltung gebildet werden; Sie werden mit Buchstaben bezeichnet: Clq, C3a, C3b usw. Komplementproteine ​​sind Globuline oder Glykoproteine ​​mit einem Molekulargewicht von 80 (C9) bis 900.000 (C1). Sie werden von Makrophagen und Neutrophilen produziert und machen 5,10 % aller Proteine ​​im Blutserum aus.

Wirkmechanismus und Funktionen. Komplement erfüllt eine Vielzahl von Funktionen und ist einer der Hauptbestandteile des Immunsystems. Im Körper befindet sich das Komplement in einem inaktiven Zustand und wird normalerweise zum Zeitpunkt der Bildung des Antigen-Antikörper-Komplexes aktiviert. Nach der Aktivierung ist seine Wirkung kaskadiert und stellt eine Reihe von proteolytischen Reaktionen dar, die darauf abzielen, Immun- und Zellreaktionen zu verstärken und die Wirkung von Antikörpern zu aktivieren, um Antigene zu eliminieren. Es gibt zwei Arten der Komplementaktivierung: klassisch und alternativ. Bei der klassischen Aktivierungsmethode wird der Antigen-Antikörper (AG + AT)-Komplex zuerst an die C1-Komponente des Komplements (seine drei Untereinheiten Clq, Clr, Cls) gebunden, dann folgen nacheinander die „frühen“ Komplementkomponenten C4, C2 an den resultierenden Komplex AG + AT + CI , SZ gebunden. Diese "frühen" Komponenten aktivieren die C5-Komponente mit Hilfe von Enzymen, und die Reaktion läuft bereits ohne Beteiligung des AG + AT-Komplexes ab. Die C5-Komponente ist an die Zellmembran gebunden, und aus den „späten“ 1-Komplementkomponenten C5b, C6, C7, C8, C9 wird darauf ein lytischer Komplex gebildet. Dieser lytische Komplex wird als membranangreifender Komplex bezeichnet, da er eine Zelllyse durchführt.

Der alternative Weg der Komplementaktivierung erfolgt ohne Beteiligung von Antikörpern und vor der Produktion von Antikörpern im Körper. Der alternative Weg endet ebenfalls mit der Aktivierung der C5-Komponente und der Bildung eines Membranangriffskomplexes, jedoch ohne Beteiligung der C1-, C2-, C4-Komponenten. Der gesamte Prozess beginnt mit der Aktivierung der C3-Komponente, die direkt durch die direkte Wirkung eines Antigens (z. B. eines Polysaccharids einer mikrobiellen Zelle) erfolgen kann. Die aktivierte C3-Komponente interagiert mit den Faktoren B und D (Enzyme) des Komplementsystems und dem Protein Properdin (P). Der resultierende Komplex schließt die C5-Komponente ein, an der der Membranangriffskomplex gebildet wird, wie im klassischen Weg der Komplementaktivierung.So enden der klassische und alternative Weg der Komplementaktivierung mit der Bildungeines Membranangriffs-lytischen Komplexes. Der Wirkungsmechanismus dieses Komplexes auf die Zelle ist noch nicht vollständig aufgeklärt. Es ist jedoch bekannt, dass dieser Komplex in die Membran eingeführt wird und eine Art Trichter mit einer Verletzung der Integrität der Membran bildet. Dies führt zur Freisetzung von niedermolekularen Bestandteilen des Zytoplasmas sowie von Proteinen aus der Zelle, dem Eintrag von Wasser in die Zelle, was letztendlich zum Zelltod führt.

Wie bereits erwähnt, ist der Vorgang der Komplementaktivierung eine enzymatische Kaskadenreaktion, an der Proteasen und Esterasen beteiligt sind, die zur Bildung von Proteolyseprodukten der Komponenten C4, C2, C3, C5, der Fragmente C4b, C2b, C3b, C5b sowie der Fragmente C3 führt und C5a. Sind die Fragmente C4b, C2b, C3b, C5b an der Aktivierung des Komplementsystems beteiligt, so besitzen die Fragmente C3a und C5a eine besondere biologische Aktivität. Sie setzen Histamin aus Mastzellen frei, verursachen eine Kontraktion der glatten Muskulatur, d.h. verursachen eine anaphylaktische Reaktion, weshalb sie Anaphylotoxine genannt werden.

Das Komplementsystem bietet:

§ zytolytische und zytotoxische Wirkung von Antikörpern auf Zielzellen durch Bildung eines Membranangriffskomplexes;

§ Aktivierung der Phagozytose durch Bindung an Immunkomplexe und deren Adsorption durch Makrophagenrezeptoren;

§ Teilnahme an der Induktion der Immunantwort aufgrund der Bereitstellung des Prozesses der Antigenabgabe durch Makrophagen;

§ Teilnahme an der Reaktion der Anaphylaxie sowie an der Entwicklung einer Entzündung aufgrund der Tatsache, dass einige Komplementfragmente eine chemotaktische Aktivität aufweisen. Daher hat Komplement eine multilaterale immunologische Aktivität, ist an der Freisetzung des Körpers von Mikroorganismen und anderen Antigenen, an der Zerstörung von Tumorzellen, der Abstoßung von Transplantaten, allergischen Gewebeschäden und der Induktion einer Immunantwort beteiligt.

Interferon

Natur von Interferon. Interferon ist ein Protein mit antiviralen, antitumoralen und immunmodulatorischen Eigenschaften, das von vielen Zellen als Reaktion auf die Einführung eines Virus oder komplexer Biopolymere produziert wird. Interferon hat eine heterogene Zusammensetzung, sein Molekulargewicht reicht von 15 bis 70 kD. 1957 von A. Isaacs und J. Lindemann bei der Untersuchung des Phänomens der Virusinterferenz entdeckt Die Familie der Interferone umfasst mehr als 20 Proteine, die sich in ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften unterscheiden. Alle werden entsprechend der Herkunftsquelle in drei Gruppen zusammengefasst: a, p, y. a-Interferon wird von B-Lymphozyten produziert; es wird aus Blutleukozyten gewonnen, daher heißt es Leukozyten. p-Interferon wird durch Infektion menschlicher Fibroblasten-Zellkulturen mit Viren gewonnen; es heißt fibroblastisch. γ-Interferon wird aus mit Antigenen sensibilisierten Immun-T-Lymphozyten gewonnen, daher wird es Immun genannt. Interferone sind artspezifisch, d.h. menschliches Interferon ist bei Tieren weniger wirksam und umgekehrt.

Wirkmechanismus. Die antiviralen, antiproliferativen und immunmodulatorischen Wirkungen von Interferonen sind nicht mit einer direkten Wirkung auf Viren oder Zellen verbunden, d.h. Interferon wirkt nicht außerhalb der Zelle. An der Zelloberfläche absorbiert oder in das Zellinnere eindringend, beeinflusst es die Prozesse der Virusvermehrung oder Zellproliferation durch das Zellgenom. Die Wirkung von Interferon ist daher hauptsächlich präventiv, wird aber auch zu therapeutischen Zwecken eingesetzt. Der Wert von Interferonen. Interferon spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Resistenz gegen Viren und wird daher zur Vorbeugung und Behandlung vieler Virusinfektionen (Grippe, Adenoviren, Herpes, Virushepatitis usw.) eingesetzt. Die antiproliferative Wirkung, insbesondere γ-Interferon, wird zur Behandlung von bösartigen Tumoren und die immunmodulatorische Eigenschaft zur Korrektur der Funktion des Immunsystems genutzt, um es bei verschiedenen Immundefekten zu normalisieren. Moderne Arzneimittel werden durch biotechnologische Methoden auf der Grundlage der Prinzipien der Gentechnik gewonnen (siehe Kapitel 6).

Antigene

Antigene sind alle Substanzen, die einem bestimmten Organismus genetisch fremd sind (normalerweise Biopolymere), die, wenn sie in die innere Umgebung des Körpers gelangen oder im Körper gebildet werden, eine reaktionsspezifische immunologische Reaktion hervorrufen: die Synthese von Antikörpern, das Auftreten von sensibilisierte Lymphozyten oder die Entstehung einer Toleranz gegenüber dieser Substanz, sofortige und verzögerte Überempfindlichkeitstypen des immunologischen Gedächtnisses.

Antikörper, die als Reaktion auf die Einführung eines Antigens produziert werden, interagieren spezifisch mit diesem Antigen in vitro und in vivo und bilden einen Antigen-Antikörper-Komplex.

Antigene, die eine vollständige Immunantwort hervorrufen, werden vollständige Antigene genannt. Dies sind organische Substanzen mikrobiellen, pflanzlichen und tierischen Ursprungs. Chemische Elemente, einfache und komplexe anorganische Verbindungen besitzen keine Antigenität. Antigene können für den Körper sowohl schädlich als auch harmlos sein. Antigene sind auch Bakterien, Pilze, Protozoen, Viren, tierische Zellen und Gewebe, die in die innere Umgebung des Makroorganismus eingedrungen sind, sowie Zellwände, Zytoplasmamembranen, Ribosomen, Mitochondrien, mikrobielle Toxine, Helminthenextrakte, Gifte vieler Schlangen und Bienen , natürliche Proteinsubstanzen, einige Polysaccharidsubstanzen mikrobiellen Ursprungs, Pflanzengifte usw. Die Antigenität wird durch die Strukturmerkmale von Biopolymeren bestimmt, die dem Körper genetisch fremd sind. Die meisten von ihnen enthalten mehrere Arten von Antigenen. Die Anzahl der Antigene in der Natur nimmt durch das Auftreten antigener Eigenschaften in vielen nicht-antigenen Substanzen in Kombination mit anderen Substanzen zu. Einige Substanzen induzieren alleine keine Immunantwort, sondern erwerben diese Fähigkeit, wenn sie mit hochmolekularen Proteinträgern konjugiert oder mit diesen gemischt werden. Solche Substanzen werden unvollständige Antigene oder Haptene genannt. Haptene können Chemikalien mit niedrigem Molekulargewicht oder komplexere Chemikalien sein, die nicht die Eigenschaften eines vollständigen Antigens haben: einige bakterielle Polysaccharide, Tuberkelbazillus-Polypeptid (PPD), DNA, RNA, Lipide, Peptide. Ein Hapten ist Teil eines vollständigen oder konjugierten Antigens. Gegen das Protein-Hapten-Konjugat gebildete Antikörper können auch mit dem freien Hapten reagieren. Haptene lösen keine Immunantwort aus, reagieren aber mit Seren, die für sie spezifische Antikörper enthalten.

Antigene haben eine Spezifität, die mit einer bestimmten chemischen Gruppe im Molekül verbunden ist, die als Determinante oder Epitop bezeichnet wird. Determinanten eines Antigens sind die Teile davon, die von Antikörpern und immunkompetenten Zellen erkannt werden. Vollständige Antigene können zwei oder mehr eindeutige Determinantengruppen enthalten, sind also zweiwertig oder mehrwertig. Unvollständige Antigene (Haptene) haben nur eine Determinantengruppierung, d.h. sind einwertig.

Proteine ​​als Biopolymere mit ausgeprägter genetischer Fremdheit haben die ausgeprägtesten antigenen Eigenschaften. Je weiter Tiere in der phylogenetischen Entwicklung voneinander entfernt sind, desto mehr Antigenität haben ihre Proteine ​​im Verhältnis zueinander. Diese Eigenschaft von Proteinen wird zur Identifizierung der phylogenetischen Verwandtschaft von Tieren verschiedener Arten sowie in der forensischen Untersuchung (zur Bestimmung der Art von Blutflecken) und in der Lebensmittelindustrie (zum Nachweis von Fälschungen von Fleischprodukten) genutzt.

Das Molekulargewicht des Antigens ist von großer Bedeutung. Biopolymere mit einem Molekulargewicht von mindestens 5–10 kDa haben Antigenität. Es gibt Ausnahmen von dieser Regel: Nukleinsäuren haben ein großes Molekulargewicht, aber im Vergleich zu Proteinen sind ihre antigenen Eigenschaften viel weniger ausgeprägt. Serumalbumin und Hämoglobin haben das gleiche Molekulargewicht (~70.000), aber Albumin ist ein stärkeres Antigen als Hämoglobin. Dies liegt an der unterschiedlichen Wertigkeit dieser Proteine, d.h. die Anzahl der darin enthaltenen Determinantengruppen.

Antigenität ist mit der harten Oberflächenstruktur der Determinanten verbunden, der Anordnung der Aminosäuren, aus denen die Polypeptidketten bestehen, insbesondere ihrer Endteile. Beispielsweise wurde Gelatine aufgrund des Fehlens starrer Strukturen auf der Oberfläche des Moleküls viele Jahre lang nicht als Antigen angesehen, obwohl es sich um ein Protein mit einem hohen Molekulargewicht handelt. Ein Gelatinemolekül kann "die Eigenschaften eines Antigens annehmen, wenn Tyrosin oder eine andere chemische Substanz in seine Struktur eingeführt wird, die Oberflächenstrukturen Starrheit verleiht. Die antigene Determinante von Polysacchariden besteht aus mehreren Hexoseresten. Die antigenen Eigenschaften von Gelatine, Hämoglobin und anderen schwach Antigene können verstärkt werden, indem sie an verschiedene Träger (Kaolin, Aktivkohle, chemische Polymere, Aluminiumhydroxid usw.) adsorbiert werden. Diese Substanzen erhöhen die Immunogenität des Antigens. Sie werden als Adjuvantien bezeichnet (siehe Kapitel 9). Die Menge des ankommenden Antigens beeinflusst die Immunantwort: Je mehr es ist, desto ausgeprägter ist die Immunantwort. Bei einer zu hohen Antigendosis kann es jedoch zu einer immunologischen Toleranz kommen, d.h. der Körper reagiert nicht auf eine antigene Reizung. Dieses Phänomen kann durch die Stimulation von erklärt werden eine Subpopulation von Suppressor-T-Lymphozyten durch das Antigen.

Eine wichtige Bedingung für die Antigenität ist die Löslichkeit des Antigens. Keratin ist ein Protein mit hohem Molekulargewicht, aber es kann nicht in Form einer kolloidalen Lösung präsentiert werden und ist kein Antigen. Aufgrund ihres geringen Molekulargewichts werden Haptene nicht von immunkompetenten Zellen des Makroorganismus fixiert und können keine immunologische Reaktion hervorrufen. Vergrößert man das Haptenmolekül künstlich, indem man es mit einem großen Eiweißmolekül konjugiert, erhält man ein vollwertiges Antigen, dessen Spezifität durch das Hapten bestimmt wird. In diesem Fall kann das Trägerprotein seine Artspezifität verlieren, da die Hapten-Determinanten auf seiner Oberfläche lokalisiert sind und seine eigenen Determinanten überlappen. Semi-Haptene – anorganische Radikale (Jod, Brom, Nitrofupp, Stickstoff usw.), die an ein Proteinmolekül gebunden sind, können die immunologische Spezifität des Proteins verändern.

Solche jodierten oder bromierten Proteine ​​verursachen die Bildung von Antikörpern, die spezifisch für Jod bzw. Brom sind, d. h. für diejenigen Determinanten, die sich auf der Oberfläche des vollständigen Antigens befinden.

Proantigene sind Haptene, die an körpereigene Proteine ​​binden und diese als Selbstantigene sensibilisieren können. Beispielsweise können die Spaltprodukte von Penicillin in Kombination mit Körperproteinen Antigene sein. Heteroantigene sind gemeinsame Antigene, die in verschiedenen Tierarten gefunden werden. Dieses Phänomen wurde erstmals in den Experimenten von J. Forsman (1911) festgestellt, der ein Kaninchen mit einer Suspension von Meerschweinchenorganen immunisierte. Das vom Kaninchen gewonnene Serum enthielt Antikörper, die nicht nur mit Meerschweinchenproteinen, sondern auch mit Widdererythrozyten interagierten. Es stellte sich heraus, dass die Polysaccharide des Meerschweinchens antigenisch die gleichen sind wie die Polysaccharide der Schaferythrozyten.

Heteroantigene wurden beim Menschen und einigen Bakterienarten gefunden. Beispielsweise haben der Erreger der Pest und menschliche Erythrozyten mit Blutgruppe 0 gemeinsame Antigene. Dadurch reagieren die immunkompetenten Zellen dieser Menschen auf den Pesterreger nicht wie auf ein fremdes Antigen und entwickeln keine vollwertige immunologische Reaktion, die oft zum Tode führt.

Alloantigene (Isoantigene) sind unterschiedliche Antigene innerhalb derselben Art. Derzeit wurden mehr als 70 Antigene in menschlichen Erythrozyten gefunden, die etwa 200.000 Kombinationen ergeben. Für die praktische Gesundheitsvorsorge sind Blutgruppen im AB0-System und das Rh-Antigen von entscheidender Bedeutung. Neben Erythrozytenantigenen gibt es beim Menschen weitere Alloantigene, beispielsweise Antigene des Major Histocompatibility Complex - MHC (Major Histocompatibility Complex). Im 6. Chromosomenpaar des Menschen befinden sich Transplantationsantigene HLA (Human Leucocyte Antigens), die bei Gewebe- und Organtransplantationen die Gewebeverträglichkeit bestimmen. Menschliches Gewebe besitzt absolute Individualität, und es ist fast unmöglich, einen Spender und einen Empfänger mit denselben Gewebeantigenen auszuwählen (mit Ausnahme von eineiigen Zwillingen). Krebszellen enthalten auch Antigene, die sich von denen normaler Zellen unterscheiden, was für die Tumor-Immundiagnostik verwendet wird (siehe Kapitel 9).

Antigene von Bakterien, Viren, Pilzen, Protozoen sind vollständige Antigene. Entsprechend der chemischen Zusammensetzung, dem Gehalt und der Qualität von Proteinen, Lipiden und ihren Komplexen ist die Antigenität bei verschiedenen Arten von Mikroorganismen unterschiedlich. Daher ist jede Art ein antigenes Mosaik (siehe Kapitel 2). Antigene von Mikroorganismen werden verwendet, um Impfstoffe und Diagnostika zu erhalten, sowie um Mikroorganismen zu identifizieren und anzuzeigen.

Im Laufe der Evolution kann sich die antigene Struktur einiger Mikroorganismen ändern. Viren (Influenza, HIV) weisen eine besonders große Variabilität in der antigenen Struktur auf. So starten Antigene als genetisch fremde Substanzen das Immunsystem und bringen es in einen funktionell aktiven Zustand, der sich in der Manifestation bestimmter immunologischer Reaktionen ausdrückt, die darauf abzielen, die nachteiligen Wirkungen des Antigens zu beseitigen.

9.9. Antikörperbildung

Die Natur von Antikörpern. Als Reaktion auf die Einführung eines Antigens produziert das Immunsystem Antikörper - Proteine, die spezifisch an das Antigen binden können, das ihre Bildung verursacht hat, und so an immunologischen Reaktionen teilnehmen. Antikörper gehören zu γ-Globulinen, d. h. der am wenigsten beweglichen Fraktion von Blutserumproteinen in einem elektrischen Feld. Im Körper werden γ-Globuline von speziellen Zellen - Plasmozyten - produziert. Die Menge an γ-Globulin im Blutserum beträgt etwa 30 % aller Bluteiweiße (Albumin, a-, b-Globuline etc.). γ-Globuline, die die Funktionen von Antikörpern tragen, werden gemäß der Internationalen Klassifikation als Immunglobuline bezeichnet und mit dem Symbol Ig bezeichnet. Daher sind Antikörper Immunglobuline, die als Reaktion auf die Einführung eines Antigens produziert werden und in der Lage sind, spezifisch mit demselben Antigen zu interagieren.

Funktionen von Antikörpern. Die primäre Funktion von Antikörpern ist die Wechselwirkung ihrer aktiven Zentren mit komplementären Determinanten von Antigenen. Die sekundäre Funktion von Antikörpern ist ihre Fähigkeit:

§ das Antigen zu binden, um es zu neutralisieren und aus dem Körper zu eliminieren, d. h. an der Bildung des Schutzes gegen das Antigen teilzunehmen;

§ an der Erkennung eines „fremden“ Antigens mitwirken;

§ sorgen für die Zusammenarbeit immunkompetenter Zellen (Makrophagen, T- und B-Lymphozyten);

§ nehmen an verschiedenen Formen der Immunantwort teil (Phagozytose, Killerfunktion, GNT, HRT, immunologische Toleranz, immunologisches Gedächtnis).

Die Verwendung von Antikörpern in der Medizin. Aufgrund ihrer hohen Spezifität und wichtigen Rolle bei schützenden Immunantworten werden Antikörper zur Diagnose von infektiösen und nicht-infektiösen Krankheiten, zur Bestimmung des Immunstatus des Körpers und zur Vorbeugung und Behandlung einer Reihe von infektiösen und nicht-infektiösen Krankheiten verwendet. Hierfür gibt es entsprechende immunbiologische Präparate, die auf der Basis von Antikörpern hergestellt werden und einen bestimmten Verwendungszweck haben (siehe Kapitel 10).

Struktur von Antikörpern. Immunglobulinproteine ​​gehören chemisch gesehen zu den Glykoproteinen, da sie aus Eiweiß und Zucker bestehen; aus 18 Aminosäuren aufgebaut. Sie haben Artenunterschiede, die hauptsächlich mit einer Reihe von Aminosäuren zusammenhängen. Das Molekulargewicht von Immunglobulinen liegt im Bereich von 150.900 kD. Ihre Moleküle haben eine zylindrische Form, sie sind im Elektronenmikroskop sichtbar. Bis zu 80 % der Immunglobuline haben eine Sedimentationskonstante von 7S; beständig gegen schwache Säuren, Laugen, Erwärmung bis 60ºС. Die Isolierung von Immunglobulinen aus Blutserum ist durch physikalische und chemische Methoden (Elektrophorese, isoelektrische Fällung mit Alkohol und Säuren, Aussalzen, Affinitätschromatographie etc.) möglich. Diese Verfahren werden in der Produktion bei der Herstellung von immunbiologischen Präparaten eingesetzt. Immunglobuline werden nach ihrer Struktur, ihren antigenen und immunbiologischen Eigenschaften in fünf Klassen eingeteilt: IgM, IgG, IgA, IgE, IgD. Immunglobuline M, G, A haben Unterklassen. Zum Beispiel hat IgG vier Unterklassen (IgG, IgG2, IgGj, IgG4). Alle Klassen und Unterklassen unterscheiden sich in der Aminosäuresequenz. Menschliche und tierische Immunglobuline haben eine ähnliche Struktur.

R. Porter und D. Edelman stellten die Struktur des Immunglobulinmoleküls auf. Demnach bestehen Immunglobulinmoleküle aller fünf Klassen aus Polypeptidketten: zwei identische schwere Ketten H (aus dem Englischen, schwer - schwer) und zwei identische leichte Ketten - L (aus dem Englischen, leicht - leicht), die durch Disulfidbrücken miteinander verbunden sind. Gemäß jeder Klasse von Immunglobulinen, d.h. M, G, A, E, D, unterscheiden fünf Arten von schweren Ketten: c (mu), y (gamma), a (alpha), e (epsilon) und 5 (delta), mit einem Molekulargewicht im Bereich von 50,70 kDa (enthalten 420-700 Aminosäurereste) und unterschiedlicher Antigenität. Leichte Ketten aller fünf Klassen sind üblich und kommen in zwei Typen vor: k (kappa) und x (lambda); haben ein Molekulargewicht von 23 kD (214.219 Aminosäurereste). L-Ketten von Immunglobulinen verschiedener Klassen können sich sowohl mit homologen als auch mit heterologen H-Ketten verbinden (rekombinieren). Im selben Molekül können jedoch nur identische L-Ketten (zu oder A.) vorkommen. Sowohl in H- als auch in L-Ketten gibt es eine variable -V (von englisch-various - different)-Region, in der die Aminosäuresequenz instabil ist, und eine konstante -C (von englisch, konstant - konstant)-Region mit einer Konstante Reihe von Aminosäuren. In leichten und schweren Ketten werden NH2- und COOH-terminale Gruppen unterschieden.Wenn γ-Globulin mit Mercaptoethanol behandelt wird, werden Disulfidbrücken zerstörtund das Immunglobulinmolekül zerfällt in separate Polypeptidketten. Wenn es dem proteolytischen Enzym Papain ausgesetzt wird, wird Immunglobulin in drei Fragmente gespalten: zwei nicht kristallisierende Fragmente, die bestimmende Gruppen für das Antigen enthalten und als Fab-Fragmente I und II bezeichnet werden (aus dem Englischen, Fragment Antigen-Bindung - Fragmente, die das Antigen binden) und ein kristallisierendes Fragment Fc-Fragment (aus dem Englischen, fragment crystal!izable). FabI- und FabII-Fragmente sind in Eigenschaften und Aminosäurezusammensetzung ähnlich und unterscheiden sich von dem Fc-Fragment; Fab- und Fc-Fragmente sind kompakte Formationen, die durch flexible Abschnitte der H-Kette miteinander verbunden sind, wodurch Immunglobulinmoleküle eine flexible Struktur haben. Sowohl H-Ketten als auch L-Ketten haben getrennte, linear verbundene kompakte Regionen, die als Domänen bezeichnet werden; in der H-Kette gibt es davon 4 und in der L-Kette jeweils 2. Aktive Zentren oder Determinanten, die in den V-Regionen gebildet werden, nehmen ungefähr 2% der Oberfläche des Immunglobulinmoleküls ein. Jedes Molekül hat zwei Determinanten in Bezug auf die hypervariablen Regionen der H- und L-Ketten, d. h. jedes Immunglobulinmolekül kann zwei Antigenmoleküle binden. Daher sind Antikörper zweiwertig.

Die typische Struktur eines Immunglobulinmoleküls ist IgG. Andere Klassen von Immunglobulinen unterscheiden sich von IgG in zusätzlichen Elementen der Organisation ihrer Moleküle. Somit ist IgM ein Pentamer, d.h. fünf IgG-Moleküle, die durch eine Polypeptidkette verbunden sind, die mit dem Buchstaben J bezeichnet wird (aus dem Englischen, Verbindungskette - die Struktur des Moleküls). IgA ist normal, d. h. monomer, sowie di- und trimer. Unterscheiden Sie zwischen Serum und sekretorischem IgA. Bei letzterem ist das Molekül mit einer von Epithelzellen sezernierten sekretorischen Komponente (SC) verbunden, die IgA vor dem Abbau durch Enzyme schützt. IgE ist stark zytophil, d.h. die Fähigkeit, sich an Mastzellen und Basophile anzuheften, wodurch die Zellen Histamin und histaminähnliche Substanzen freisetzen, die GNT verursachen. IgD neigt zur Aggregation, hat zusätzliche Disulfidbindungen.

Als Reaktion auf die Einführung eines beliebigen Antigens können Antikörper aller fünf Klassen produziert werden. Normalerweise wird zuerst IgM produziert, dann IgG, der Rest - etwas später. Der Großteil der Serum-Immunglobuline (70,80 %) ist IgG; IgA macht 10–15 % aus, IgM – 5,10 %, IgE – 0,002 % und IgD – etwa 0,2 %. Der Gehalt an Immunglobulinen ändert sich mit dem Alter. Bei einigen pathologischen Erkrankungen werden Abweichungen in der Höhe ihres Gehalts im Blut beobachtet. Beispielsweise steigt die Konzentration von IgG bei Infektionskrankheiten, Autoimmunerkrankungen, Abnahmen bei einigen Tumoren, Agammaglobulinämie. Der Gehalt an IgM nimmt bei vielen Infektionskrankheiten zu, bei einigen Immunschwächezuständen ab.

Synthese von Antikörpern. Wie bereits erwähnt, werden Immunglobuline von Plasmazellen synthetisiert, die durch Differenzierung einer pluripotenten Stammzelle entstehen. Die Plasmazelle synthetisiert sowohl nicht-immunes als auch Immun-γ-Globulin. Plasmazellen erhalten Informationen über die Spezifität des synthetisierten Immunglobulins von B-Lymphozyten; L- und H-Ketten werden separat auf Plasmazyten-Polyribosomen synthetisiert und zu einem einzigen Molekül kombiniert, bevor sie aus der Zelle freigesetzt werden. Der Zusammenbau eines Immunglobulinmoleküls aus H- und L-Ketten erfolgt sehr schnell, innerhalb von 1 Minute. Die Isolierung von Immunglobulin aus einer Plasmazelle erfolgt durch Exozytose oder Klasmatose, d. h. Knospen eines Teils des Zytoplasmas mit Immunglobulin. Jede Plasmazelle synthetisiert bis zu 2000 Moleküle pro Sekunde. Synthetisierte Antikörper gelangen in die Lymphe, das Blut und die Gewebeflüssigkeit.

Genetik von Antikörpern. Immunglobulin ist wie jedes Protein antigen. Es gibt drei Arten von antigenen Determinanten in einem Immunglobulinmolekül: isotypisch, allotypisch und idiotypisch. Isotypische Determinanten (Isotypen) sind spezifisch, d. h. sie sind für alle Individuen einer bestimmten Art (z. B. Mensch, Kaninchen, Hund) identisch. Allotypische Determinanten (Allotypen) sind bei einigen Individuen einer bestimmten Art vorhanden, während andere fehlen, d.h. sie sind individuell. Schließlich sind idiotypische Determinanten (Idiotypen) nur Antikörpermolekülen eigen, die eine bestimmte Spezifität aufweisen. Diese entscheidenden Unterschiede sind auf die Anzahl und Sequenz der Aminosäuren im aktiven Zentrum des Immunglobulinmoleküls zurückzuführen.

Isotypische Determinanten befinden sich im C-Teil der H- und L-Ketten und dienen der Differenzierung von Immunglobulinen in Klassen und Unterklassen. Allotypische Determinanten spiegeln intraspezifische antigene Unterschiede in Immunglobulinen wider, und idiotypische Determinanten spiegeln individuelle Unterschiede in der Struktur des aktiven Zentrums wider. Folglich gibt es eine große Vielfalt an Immunglobulinen, die sich in der Art der antigenen Determinanten unterscheiden. Abhängig von den Isotypen gibt es 5 Klassen und viele Unterklassen; von Allotypen - nur in H-Ketten sind bis zu 20 Varietäten bekannt; Unter Berücksichtigung von Idiotypen, d. h. der Struktur des aktiven Zentrums, unterscheiden sich Antikörper nicht nur in Klassen und Unterklassen, sondern sogar in Allotypen. Dies bestimmt die Vielfalt der Antikörper und ihre Spezifität gegenüber der gesamten Vielfalt der in der Natur vorkommenden Antigene. Die Anzahl der Variationen in den aktiven Zentren von Antikörpern ist enorm, praktisch unbegrenzt, da sie durch die Anzahl der H- und L-Ketten, ihrer Varianten (Allotypen) und insbesondere durch die idiotypische Vielfalt aktiver Zentren bestimmt wird. Dieser Unterschied ist genetisch festgelegt und wird im Prozess der Bildung aktiver Zentren durchgeführt, abhängig von der Spezifität des aktiven Zentrums des Antigens. Das Immunglobulinmolekül wird von drei Gengruppen kodiert. Eine Gruppe codiert die H-Kette einer beliebigen Klasse, die andere - die L-Kette des k-Typs und die dritte - die L-Kette des R-Typs. Aufgrund der ständigen Mutationen von Genen, Mutationen von Klonen immunkompetenter Zellen, hauptsächlich Lymphozyten, kann praktisch auf die Einführung eines beliebigen Antigens die Bildung eines spezifischen Antikörpers und die Reproduktion des Klons von Lymphozyten folgen, der zum Antigen komplementäre Antikörper synthetisiert. Es sollte betont werden, dass eine Plasmazelle Antikörper nur einer Spezifität produziert. Daher muss es im Körper viele Klone von immunkompetenten Zellen geben. Schließlich ist der Mechanismus der Synthese und Vererbung der Fähigkeit, eine große Anzahl spezifischer Antikörper gegen buchstäblich jedes der vielen Antigene zu produzieren, unklar. Dieser Mechanismus wird am vollständigsten durch die klonale Selektionstheorie von F. Burnet und die Theorie von S. Tonegawa erklärt.