O антиген бактерий относится к. Разновидности антигенов
Инфекционные антигены – это антигены бактерий, вирусов, грибов, простейших.
Существуют следующие разновидности бактериальных антигенов:
1) группоспецифические (встречаются у разных видов одного рода или семейства);
2) видоспецифические (встречаются у различных представителей одного вида);
3) типоспецифические (определяют серологические варианты – серовары, антигеновары – внутри одного вида).
В зависимости от локализации в бактериальной клетке различают:
1) О – АГ – полисахарид; входит в состав клеточной стенки бактерий. Определяет антигенную специфичность липополисахарида клеточной стенки; по нему различают сероварианты бактерий одного вида. О – АГ слабо иммуногенен. Он термостабилен (выдерживает кипячение в течение 1–2 ч), химически устойчив (выдерживает обработку формалином и этанолом);
2) липид А – гетеродимер; содержит глюкозамин и жирные кислоты. Он обладает сильной адьювантной, неспецифической иммуностимулирующей активностью и токсичностью;
3) Н – АГ; входит в состав бактериальных жгутиков, основа его – белок флагеллин. Термолабилен;
4) К – АГ – гетерогенная группа поверхностных, капсульных антигенов бактерий. Они находятся в капсуле и связаны с поверхностным слоем липополисахарида клеточной стенки;
5) токсины, нуклеопротеины, рибосомы и ферменты бактерий.
Антигены вирусов:
1) суперкапсидные антигены – поверхностные оболочечные;
2) белковые и гликопротеидные антигены;
3) капсидные – оболочечные;
4) нуклеопротеидные (сердцевинные) антигены.
Все вирусные антигены Т-зависимые.
Протективные антигены – это совокупность антигенных детерминант (эпитопов), которые вызывают наиболее сильный иммунный ответ, что предохраняет организм от повторного инфицирования данным возбудителем.
Пути проникновения инфекционных антигенов в организм:
1) через поврежденную и иногда неповрежденную кожу;
2) через слизистые оболочки носа, рта, ЖКТ, мочеполовых путей.
Гетероантигены – общие для представителей разных видов антигенные комплексы или общие антигенные детерминанты на различающихся по другим свойствам комплексах. За счет гетероантигенов могут возникать перекрестные иммунологические реакции.
У микробов различных видов и у человека встречаются общие, сходные по строению антигены. Эти явления называются антигенной мимикрией.
Суперантигены – это особая группа антигенов, которые в очень малых дозах вызывают поликлональную активацию и пролиферацию большого числа Т-лимфоцитов. Суперантигенами являются бактериальные энтеротоксины, стафилококковые, холерные токсины, некоторые вирусы (ротавирусы).
Вопрос 12
Вопрос 13
Вопрос 14
Антитела (иммуноглобулины , ИГ, Ig) - особый класс гликопротеинов, присутствующих на поверхности B-лимфоцитов в виде мембраносвязанных рецепторов и всыворотке крови и тканевой жидкости в виде растворимых молекул, и обладающих способностью очень избирательно связываться с конкретными видами молекул, которые в связи с этим называют антигенами. Антитела являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета. Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов - например, бактерий и вирусов. Антитела выполняют две функции: антиген -связывающую и эффекторную (вызывают тот или иной иммунный ответ, например, запускают классическую схему активации комплемента).
Антитела синтезируются плазматическими клетками, которыми становятся некоторые В-лимфоциты, в ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом - характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной цепи антигена.
Антитела состоят из двух лёгких цепей и двух тяжелых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов антител (иммуноглобулинов) - IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжёлых цепей и по выполняемым эффекторным функциям.
Антитела являются относительно крупными (~150 кДа - IgG) гликопротеинами, имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжелых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из V H , C Н 1, шарнира, C H 2- и C H 3-доменов) и из двух идентичныхлёгких цепей (L-цепей, состоящих из V L - и C L - доменов). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding - антиген-связывающий фрагмент) и одинFc (англ. fragment crystallizable - фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA), так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер - IgM). Всего различают пять типов тяжелых цепей (α-, γ-, δ-, ε- и μ-цепи) и два типа легких цепей (κ-цепь и λ-цепь).
Антитела (иммуноглобулины) – это белки, которые синтезируются под влиянием антигена и специфически с ним реагируют.
Они состоят из полипептидных цепей. В молекуле иммуноглобулина различают четыре структуры:
1) первичную – это последовательность определенных аминокислот. Она строится из нуклеотидных триплетов, генетически детерминируется и определяет основные последующие структурные особенности;
2) вторичную (определяется конформацией полипептидных цепей);
3) третичную (определяет характер расположения отдельных участков цепи, создающих пространственную картину);
4) четвертичную. Из четырех полипептидных цепей возникает биологически активный комплекс. Цепи попарно имеют одинаковую структуру.
Большинство молекул иммуноглобулинов составлено из двух тяжелых (H) цепей и двух легких (L) цепей, соединенных дисульфидными связями. Легкие цепи состоят или из двух k-цепей, или из двух l-цепей. Тяжелые цепи могут быть одного из пяти классов (IgA, IgG, IgM, IgD и IgE).
Каждая цепь имеет два участка:
1) постоянный. Остается постоянным в последовательности аминокислот и антигенности в пределах данного класса иммуноглобулинов;
2) вариабельный. Характеризуется большой непостоянностью последовательности аминокислот; в этой части цепи происходит реакция соединения с антигеном.
Каждая молекула IgG состоит из двух соединенных цепей, концы которых формируют два антигенсвязывающих участка. На вариабельном участке каждой цепи имеются гипервариабельные участки: три в легких цепях и четыре в тяжелых. Разновидности последовательности аминокислот в этих гипервариабельных участках определяют специфичность антитела. При определенных условиях эти гипервариабельные области могут также выступать в роли антигенов (идиотипов).
В молекуле иммуноглобулина меньше двух антигенсвязывающих центров быть не может, но один может быть завернут внутрь молекулы – это неполное антитело. Оно блокирует антиген, и тот не может связаться с полными антителами.
При энзиматическом расщеплении иммуноглобулинов образуются следующие фрагменты:
1) Fc-фрагмент содержит участки обеих постоянных частей; не обладает свойством антитела, но имеет сродство с комплементом;
2) Fab-фрагмент содержит легкую и часть тяжелой цепи с одним антигенсвязывающим участком; обладает свойством антитела;
3) F(ab)Т2-фрагмент состоит из двух связанных между собой Fab-фрагментов.
Другие классы иммуноглобулинов имеют такую же основную структуру. Исключение – IgM: является пентамером (состоит из пяти основных единиц, связанных в области Fc-концов), а IgA – димер.
Антигены бактерий это белки или полисахариды, структурно связанные с бактериальной клеткой или выделяемые ею во внешнюю среду.
Бактерии имеют множество антигенных структур. В основе классификации антигенов бактерий лежит их локализация (жгутиковый, капсульный), биологической функции (гемолизин, энтеротоксин) или метод обнаружения in vitro (предипитиноген, комплементсвязывающий).
Эндоантигены
Антигены органоидов
- Жгутиковый (имеет белковую природу)
- Антигены ресничек
Капсульные (чаще всего полисахариды)
- К (L-, А-, В-)-Аг (у Е. coli)
- Vi-Аг (у Salmonella)
- К-Аг (у Klebsiella)
- М-Аг (у бактерий, имеющих выраженный слизистый слой оболочки).
- Антиген клеточной стенки О-Аг (комплекс липидов, белков и углеводов)
Эндотоксины
- Рибосомальный антиген
Экзоантигены
- Экзотоксины (чаще всего белки)
- Гемолизины
- Фибринолизины
- Ферменты (гиалуронидаза, протеазы)
Биологическое действие антигенов бактерий
Поверхностные эндо-антигены (жгутиковый, капсульный и клеточной стенки) характеризуются большей антигенностью, чем внутриклеточные (цитоплазматических мембран, цитоплазмы, рибосом.
Иммуногенность биополимеров, полученных из бактериальных антигенов, после выделения и очистки значительно ослабевает; одновременно увеличивается их токсичность.
Носителем антиген-специфичности является очень ограниченная область макромолекулы — антиген-детерминанта. У белковых структур она включает 6-12 аминокислотных остатков, у углеводных - около 6 структурных единиц углеводных остатков, у нуклеопротеидов - 4-5 оснований.
Иммуногенная активность (иммуногенность) бактериальных антигенов часто связана со структурами нативной клетки. Компоненты, не являющиеся антигенными, при определенном пространственном расположении или количественном соотношении оказывают адъювантный эффект («встроенная адъювантность» - «built-in adjuvanticity», англ.).
Неспецифические (адъювантные) антигенные воздействия на систему иммунитета могут определять, приведет антигенная стимуляция к развитию иммунологической толерантности или к формированию иммунитета. Растворимый неагрегированный свободно диффундирующий в организме антиген при отсутствии адъюванта в большей степени способен вызвать развитие толерантности, чем иммунологической реакции. Частицы большого размера или агрегированные, легко поглощаемые клетками СМФ (макрофагами), напротив, вызывают иммунологическую перестройку. Эти экспериментальные факты указывают на взаимосвязь понятий толерогенности и иммуногенности.
Антигенность возбудителя болезни - одно из его основных свойств. У разных возбудителей она оказывает неодинаковое влияние на возникновение, течение и исход инфекционного заболевания. Изучение структуры бактерий и продуктов их жизнедеятельности необходимо для создания эффективных слабореактогенных вакцин, в том числе вакцин комбинированных, а также для дальнейшего изучения патогенеза соответствующих заболеваний и усовершенствования их диагностики. Из множества групп бактерий лишь некоторые патогенны для человека (пневмококки, стрептококки, стафилококки, кишечные палочки, сальмонеллы, микобактерии, лептоспиры).
Антигены – это высокомолекулярные соединения. При попадании в организм вызывают иммунную реакцию и взаимодействуют с продуктами этой реакции: антителами и активированными лимфоцитами.
Классификация антигенов.
1. По происхождению:
1) естественные (белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, бактериальные экзо– и эндотоксины, антигены клеток тканей и крови);
2) искусственные (динитрофенилированные белки и углеводы);
3) синтетические (синтезированные полиаминокислоты, полипептиды).
2. По химической природе:
1) белки (гормоны, ферменты и др.);
2) углеводы (декстран);
3) нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК);
4) конъюгированные антигены (динитрофенилированные белки);
5) полипептиды (полимеры a-аминокислот, кополимеры глутамина и аланина);
6) липиды (холестерин, лецитин, которые могут выступать в роли гаптена, но, соединившись с белками сыворотки крови, они приобретают антигенные свойства).
3. По генетическому отношению:
1) аутоантигены (происходят из тканей собственного организма);
2) изоантигены (происходят от генетически идентичного донора);
3) аллоантигены (происходят от неродственного донора того же вида);
4) ксеноантигены (происходят от донора другого вида).
4. По характеру иммунного ответа:
1) тимусзависимые антигены (иммунный ответ зависит от активного участия Т-лимфоцитов);
2) тимуснезависимые антигены (запускают иммунный ответ и синтез антител В-клетками без Т-лимфоцитов).
Выделяют также:
1) внешние антигены; попадают в организм извне. Это микроорганизмы, трансплантированные клетки и чужеродные частицы, которые могут попадать в организм алиментарным, ингаляционным или парентеральным путем;
2) внутренние антигены; возникают из поврежденных молекул организма, которые распознаются как чужие;
3) скрытые антигены – определенные антигены (например, нервная ткань, белки хрусталика и сперматозоиды); анатомически отделены от иммунной системы гистогематическими барьерами в процессе эмбриогенеза; толерантность к этим молекулам не возникает; их попадание в кровоток может приводить к иммунному ответу.
Иммунологическая реактивность против измененных или скрытых собственных антигенов возникает при некоторых аутоиммунных заболеваниях.
Свойства антигенов:
1) антигенность – способность вызывать образование антител;
2) иммуногенность – способность создавать иммунитет;
3) специфичность – антигенные особенности, благодаря наличию которых антигены отличаются друг от друга.
Гаптены – низкомолекулярные вещества, которые в обычных условиях не вызывают иммунной реакции, но при связывании с высокомолекулярными молекулами приобретают иммуногенность. К гаптенам относятся лекарственные препараты и большинство химических веществ. Они способны вызывать иммунный ответ после связывания с белками организма.
Антигены или гаптены, которые при повторном попадании в организм вызывают аллергическую реакцию, называются аллергенами.
2. Антигены микроорганизмов
Инфекционные антигены – это антигены бактерий, вирусов, грибов, простейших.
Существуют следующие разновидности бактериальных антигенов:
1) группоспецифические (встречаются у разных видов одного рода или семейства);
2) видоспецифические (встречаются у различных представителей одного вида);
3) типоспецифические (определяют серологические варианты – серовары, антигеновары – внутри одного вида).
В зависимости от локализации в бактериальной клетке различают:
1) О – АГ – полисахарид; входит в состав клеточной стенки бактерий. Определяет антигенную специфичность липополисахарида клеточной стенки; по нему различают сероварианты бактерий одного вида. О – АГ слабо иммуногенен. Он термостабилен (выдерживает кипячение в течение 1–2 ч), химически устойчив (выдерживает обработку формалином и этанолом);
2) липид А – гетеродимер; содержит глюкозамин и жирные кислоты. Он обладает сильной адьювантной, неспецифической иммуностимулирующей активностью и токсичностью;
3) Н – АГ; входит в состав бактериальных жгутиков, основа его – белок флагеллин. Термолабилен;
4) К – АГ – гетерогенная группа поверхностных, капсульных антигенов бактерий. Они находятся в капсуле и связаны с поверхностным слоем липополисахарида клеточной стенки;
5) токсины, нуклеопротеины, рибосомы и ферменты бактерий.
Антигены вирусов:
1) суперкапсидные антигены – поверхностные оболочечные;
2) белковые и гликопротеидные антигены;
3) капсидные – оболочечные;
4) нуклеопротеидные (сердцевинные) антигены.
Все вирусные антигены Т-зависимые.
Протективные антигены – это совокупность антигенных детерминант (эпитопов), которые вызывают наиболее сильный иммунный ответ, что предохраняет организм от повторного инфицирования данным возбудителем.
Пути проникновения инфекционных антигенов в организм:
1) через поврежденную и иногда неповрежденную кожу;
2) через слизистые оболочки носа, рта, ЖКТ, мочеполовых путей.
Гетероантигены – общие для представителей разных видов антигенные комплексы или общие антигенные детерминанты на различающихся по другим свойствам комплексах. За счет гетероантигенов могут возникать перекрестные иммунологические реакции.
У микробов различных видов и у человека встречаются общие, сходные по строению антигены. Эти явления называются антигенной мимикрией.
Суперантигены – это особая группа антигенов, которые в очень малых дозах вызывают поликлональную активацию и пролиферацию большого числа Т-лимфоцитов. Суперантигенами являются бактериальные энтеротоксины, стафилококковые, холерные токсины, некоторые вирусы (ротавирусы).
Антигены бактерий по локализации подразделяют на капсульные, соматические, жгутиковые и антигены экзопродуктов (рис. 9.6).
Рис.
К - капсульный, 1 - вирулентности, Н - жгутиковый, 0 - соматический
Капсульные антигены, или К-антигены, являются самыми внешними постоянными структурами поверхности микробной клетки. По химическому строению их идентифицируют в основном как полисахариды, хотя прежнее подразделение К-антигенов эшерихий на Ь- и В-термолабильные антигены допускало и белковую природу этих структур. Их основу у пневмококков составляют повторяющиеся сахара: Э-глюкоза, О-галактоза и Ь-рамноза.
В антигенном отношении капсульные полисахариды неоднородны. У пневмонийных стрептококков, например, различают более 80 серологических вариантов (сероваров), что широко используется в диагностической и лечебно-профилактической работе. К более однородным К-антигенам полисахаридной природы относят Уьанти- гены энтеробактерий, бруцелл, франциселл; полисахарид-белковой природы - У-У-антигены иерсиний; белковой природы - М-про- теин стрептококков группы А, протеин А стафилококков, антигены К-88 и К-99 эшерихий.
Из других внешних структур, обладающих антигенными свойствами, можно назвать корд-фактор микобактерий, полипептидные капсулы сибиреязвенного микроба, но их из-за непостоянства не относят к капсульным антигенам.
Соматические антигены, или О-антигены, представляют собой боковые олигосахаридные цепи липополисахаридов (эндотоксина), выступающие над поверхностью клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Концевые углеводные остатки в боковых олигосахаридных цепях могут различаться как порядком расположения углеводов в оли- госахаридной цепи, так и стерически. Фактически они и являются антигенными детерминантами. У сальмонелл насчитывают около 40 таких детерминант, до четырех на поверхности одной клетки. По их общности сальмонелл объединяют в О-группы. Однако специфичность О- антигена сальмонелл связана с дидезоксигексозами, в числе которых выявлены паратоза, колитоза, абеквоза, тивелоза, аскарилоза и др. Уникальные концевые углеводные остатки, которые входят в структуру олигосахарида, являются наиболее удаленными от поверхности клетки и непосредственно связываются с активными центрами антител.
Наружная полисахаридная часть О-антигена (точнее, эндотоксина) ответственна за антигенные связи энтеробактерий, т.е. за неспецифические серологические реакции, с помощью которых может быть выявлен не только вид, но и штамм энтеробактерии.
О-антигены были названы соматическими, когда их точная локализация еще не была известна. Фактически же и К- и О-антигены являются поверхностными, разница состоит в том, что К-антиген экранирует О-антиген. Отсюда следует: прежде чем выявить О-анти- ген, необходимо взвесь исследуемых бактерий подвергнуть температурной обработке.
Жгутиковые антигены, или Н-антигены, имеют все подвижные бактерии. Эти антигены представляют собой термолабильные белковые комплексы жгутиков, которыми обладают многие энтеробактерии. Таким образом, энтеробактерии обладают двумя наборами антигенных детерминант - штаммоспецифической (О-антиген) и группоспецифической (Н-антиген и К-антиген).
Полная антигенная формула грамотрицательных бактерий записывается в последовательности О: Н: К. Антигены при этом являются наиболее стабильными маркерами определенных возбудителей, благодаря чему удается сделать серьезный эпизоотологический или эпидемиологический анализ.
Антигенными свойствами обладают также бактериальные споры. Они содержат антиген, общий для вегетативной клетки, и собственно споровый антиген.
Таким образом, постоянные, временные структуры и формы бактерий, а также их метаболиты обладают самостоятельными антигенными свойствами, характерными, однако, для определенных видов микроорганизмов. Поскольку все они являются маркерами особого строения ДНК у данного вида бактерий, часто на поверхности микробной клетки и в ее метаболитах содержатся общие антигенные детерминанты.
Последний факт имеет важное значение для совершенствования способов идентификации микроорганизмов. Так, например, вместо трудоемкой, дорогостоящей и не всегда воспроизводимой реакции нейтрализации для определения сероваров ботулинического микроба можно применять экспресс-метод, основанный на выявлении поверхностных детерминант при помощи иммунофлуоресценции.
В отличие от антигенов другого происхождения среди бактериальных антигенов выделяют так называемые протективные, или защитные, антигены. Выработанные на эти антигены антитела защищают организм отданного патогенного микроорганизма. Протективными свойствами обладают капсульные антигены пневмококков, М-проте- ин стрептококков, А-протеин стафилококков, белок второй фракции экзотоксина сибиреязвенных бацилл, белковые молекулы нижних слоев стенки некоторых грамотрицательных бактерий и др. Очищенные протективные антигены не обладают пирогенными, аллергенными свойствами, хорошо сохраняются и поэтому приближаются к идеальным вакцинным препаратам.
Протективные антигены обусловливают иммуногенность микробных антигенов. Антигены не всех микроорганизмов способны создавать одинаково выраженный иммунитет. Для повышения имму- ногенности в ряде случаев антиген смешивают с адъювантами - неспецифическими стимуляторами иммуногенеза минеральной или органической природы. Чаще с этой целью используют гидроокись алюминия, алюминиево-калиевые квасцы, ланолин, вазелиновое масло, липополисахарид бактерий, препараты бордетелл и др. Наиболее популярным у исследователей является адъювант Фрейнда, состоящий из вазелинового масла, ланолина (неполный адъювант) и микобактерий туберкулезной палочки (полный адъювант). Прививка людей инактивированными вакцинами против гриппа и полиомиелита с неполным адъювантом Фрейнда подтвердила их эффективность. Аналогичные адъюванты с успехом использовали для усиления иммуногенности вирусных вакцин против ящура, парагриппа типа 3, болезни Ауески, чумы плотоядных, инфекционного гепатита собак, болезни Гамборо, ньюкаслской болезни, гриппа лошадей, ро- тавирусной диареи телят и других болезней. Такие вакцины вызывают выраженный и продолжительный иммунный ответ. Благодаря этому значительно повышается эффективность вакцинации и сокращается количество ежегодных прививок. Каждый адъювант вводится в организм согласно прилагаемой к нему инструкции: подкожно, внутримышечно, внутрибрюшинно и т.д.
Сущность адъювантного действия названных препаратов заключается в сдерживании поступления смешанного с ними антигена в организм, что пролонгирует его иммунизирующее действие, снижает реактогенность, а в некоторых случаях вызывает бласт-трансформа- цию (рис. 9.7).
Рис. 9.7.
Большинство адъювантов способны депонировать антиген, т.е. адсорбировать его на своей поверхности и длительное время сохранять в организме, что увеличивает продолжительность его влияния на иммунную систему. Однако при изготовлении антисыворотки для им- мунохимического анализа, особенно в целях установления природы антигенов или антигенных связей, избегают использования микробных адъювантов, поскольку они снижают специфичность антисыворотки. Происходит это за счет гетерогенности (или гетерофильнос- ти) антигенов, т.е. антигенной общности микробов различных таксономических групп, тканей растений, животных и человека.