Специфичность антигенов (Аг). Видовые антигены

Антигены микроорганизмов. Антигенная структура бактерий. Типовые, видовые, групповые антигены. Протективные антигены. Перекрёстно-реагирующие антигены, значение.

Бактериальные антигены:

1. Группоспецифические (имеются у разных видов одного рода или семейства)
2. Видоспецифические (у представителœей одного вида)
3. Типоспецифические (определяют серологический вариант внутри одного вида)
4. Штаммоспецифические
5. Стадиоспецифические
6. Перекрестнореагирующие антигены (сходные, одинаковые у человека и микроба)

По локализации:

О-Аг – соматический (ЛПС клеточной стенки)

Н-Аг – жгутиковый (белковой природы)

К-Аг – капсульный (ПС, белки, полипептиды)

Аг пилей (фимбриальные)

Цитоплазматические Аг (мембрана, ЦП)

Экзотоксины (белки)

Эктоферменты

О-АГ - липополисахарид клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Состоит из полисахаридной цепочки и липида А. Полисахарид термостабилен, химически устойчив, слабая иммуногенность. Липид А - содержит глюкозамин и ЖК, онобладает сильной адьювантной, неспецифической иммуностимулирующей активностью и токсичностью. В целом ЛПС является эндотоксином. Уже в небольших дозах вызывает лихорадку из-за активации макрофагов и выделœения ими ИЛ1, ФНО и других цитокинов, дегрануляцию гранулоцитов, агрегацию тромбоцитов.

Н-АГ входит в состав бактериальных жгутиков, основа его - белок флагеллин. Термолабилен.

К-АГ - это гетерогенная группа поверхностных, капсульных АГ бактерий. Οʜᴎ находится в капсуле. Содержат главным образом кислые полисахариды, в состав которых входят галактуроновая, глюкуроновая кислоты.

Протективные ангтигены – эпитопы экзогенных антигенов (микробов), антитела против которых обладают наиболее выраженными защитными свойствами, что предохраняет организм от повторной инфекции, используются для получения вакцин. Очищенные протективные антигены бывают "идеальными" вакцинными препаратами.

Перекрестно-реагируюшие антигенные детерминанты встречающиеся у МО и человека/животных. У микробов различных видов и у человека встречаются общие, сходные по строению АГ. Эти явления называются антигенной мимикрией. Часто перекрестнореагируюшие антигены отражают филогенетическую общность данных представителœей, иногда являются результатом случайного сходства конформации и зарядов - молекул АГ. К примеру, АГ Форсмана содержится в эритроцитах барана, сальмонеллах и у морских свинок. Гемолитические стрептококки группы А содержат перекрестно реагирующие АГ (в частности, М-протеин), общие с АГ эндокарда и клубочков почек человека. Такие бактериальные антигены вызывают образование антител, перекрестно реагирующих с клетками человека, что приводит к развитию ревматизма и постстрептококкового гломерулонефрита. У возбудителя сифилиса есть фосфолипиды, сходные по строению с теми, которые имеются в сердце животных и человека. По этой причине кардиолипиновый антиген сердца животных используется для выявления антител к спирохете у больных людей (реакция Вассермана).

Бактериальные антигены:

Группоспецифические (имеются у разных видов одного рода или семейства)

Видоспецифические (у представителей одного вида)

Типоспецифические (определяют серологический вариант внутри одного вида)

Штаммоспецифические

Стадиоспецифические

Перекрестнореагирующие антигены (сходные, одинаковые у человека и микроба)

По локализации:

О-Аг – соматический (ЛПС клеточной стенки)

Н-Аг – жгутиковый (белковой природы)

К-Аг – капсульный (ПС, белки, полипептиды)

Аг пилей (фимбриальные)

Цитоплазматические Аг (мембрана, ЦП)

Экзотоксины (белки)

Эктоферменты

О-АГ - липополисахарид клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Состоит из полисахаридной цепочки и липида А. Полисахарид термостабилен, химически устойчив, слабая иммуногенность. Липид А - содержит глюкозамин и ЖК, онобладает сильной адьювантной, неспецифической иммуностимулирующей активностью и токсичностью. В целом ЛПС является эндотоксином. Уже в небольших дозах вызывает лихорадку из-за активации макрофагов и выделения ими ИЛ1, ФНО и других цитокинов, дегрануляцию гранулоцитов, агрегацию тромбоцитов.

Н-АГ входит в состав бактериальных жгутиков, основа его - белок флагеллин. Термолабилен.

К-АГ - это гетерогенная группа поверхностных, капсульных АГ бактерий. Они находится в капсуле. Содержат главным образом кислые полисахариды, в состав которых входят галактуроновая, глюкуроновая кислоты.

Протективные ангтигены – эпитопы экзогенных антигенов (микробов), антитела против которых обладают наиболее выраженными защитными свойствами, что предохраняет организм от повторной инфекции, используются для получения вакцин. Очищенные протективные антигены могут быть "идеальными" вакцинными препаратами.

Перекрестно-реагируюшие антигенные детерминанты встречающиеся у МО и человека/животных. У микробов различных видов и у человека встречаются общие, сходные по строению АГ. Эти явления называются антигенной мимикрией. Часто перекрестнореагируюшие антигены отражают филогенетическую общность данных представителей, иногда являются результатом случайного сходства конформации и зарядов - молекул АГ. Например, АГ Форсмана содержится в эритроцитах барана, сальмонеллах и у морских свинок. Гемолитические стрептококки группы А содержат перекрестно реагирующие АГ (в частности, М-протеин), общие с АГ эндокарда и клубочков почек человека. Такие бактериальные антигены вызывают образование антител, перекрестно реагирующих с клетками человека, что приводит к развитию ревматизма и постстрептококкового гломерулонефрита. У возбудителя сифилиса есть фосфолипиды, сходные по строению с теми, которые имеются в сердце животных и человека. Поэтому кардиолипиновый антиген сердца животных используется для выявления антител к спирохете у больных людей (реакция Вассермана).

54. В-лимфоциты: развитие, маркёры, антигенспецифический В-клеточный рецептор. Методы определения количества и функциональной активности В-лимфоцитов.

В-лимфоциты называются так потому, что они впервые выявлены у птиц в специальном центральном органе иммунитета, который называется "сумка Фабрициуса" (bursa of Fabricius) и в котором они проходят стадию созревания. У животных данный орган отсутствует, и ранние стадии созревания В-лимфоциты проходят в ККМ.

Они имеют антигенспецифический В-клеточкый рецептор (ВКР) в виде мембраносвязанных мо­лекул антител, а также ряд поверхностных CD АГ и рецепторов. В-лимфоциты могут узнавать нативный АГ в свободном состоянии.

Особенности:

составляют 10-15% лимфоцитов крови и 20-25% клеток лимфоузлов.

экспрессируют на поверхности IgD(IgM), HLA II, CD19,20,21,22,40,80/86,др.

Основная функция :

ГИО, продукция антител определенной специфичности (Ig G,A,M)

представление антигена Т-лимфоцитам

Развитие:

полипотентная стволовая клетка (СD34 и CD117)

про-В-клетки (экспрессируют АГ и стволовых клеток (СD34 и CD117), и В-лимфоцитов - СD19 и СD22))

пре-В-­клетки (начинается синтез IgM в цитоплазме)

незрелые В-клетки (экспрессируют IgM на поверхности)

2. Уничтожаются клетки, несущие рецепторы к аутоАГ.

3. Т – клеточные зоны периферич.лимфоидных органов:

уничтожаются клетки, не получившие от Т-­клеток сигнала на выживание

4. Лимфатические фолликулы:

Зрелые В-клетки (экспрессируют IgM и IgD, а также антигены СD21, СD22).

5. До встречи с АГ зрелые В-лимфоциты постоянно циркулируют в крови между ККМ и вторичными лимфоидными органами. После встречи с АГ они превращаются в плазматические клетки , продуцирующие АТ(1 млн. молекул/час), и клетки памяти.

Антигенраспознающий В-клеточный рецептор В-линфоцитов построен из молекулы мембранного иммуноглобулина (мономерные IgМ или IgD) и двух молекул CD79 (a и в). BcR имеет трансмембранные и внутрицитоплазматические сегменты, передающие внутриклеточные сигналы.

Методы определения количества и функциональной активности В-лимфоцитов.

В-лим­фоциты человека способны связывать эритроциты мыши и образовывать с ними розетки, а также формировать розетки с эритроцитами, сенсибилизированными молекулами антител (IgG) и молекулами СЗb фрагмента системы комплемента, что используется в лабораторной практике. Эти свойства совместно с экспрессией CD 5 молекул позволяют выявить субпопуляцию В-лимфоцитов.

Исследование количества и функционального состояния В-лимфоцитов В-клетки обнаруживаются в периферической крови по их рецепторному аппарату, а именно:

а) по наличию рецепторов к иммуноглобулинам и 3-ей фракции комплемента - реакция ЕАС-розеткообразования; Реакция ЕАС-розеткообразования ставится в 2 этапа: вначале

готовят реагент, состоящий из эритроцитов быка, антител к ним и комплемента, затем этот образовавшийся комплекс добавляют к лимфоцитам крови человека. Образуется розетка, которая внешне ничем не отличается от Е-розеток, но метод получения указывает на выявление именно В-лимфоцитов.

б) по наличию иммуноглобулиновых рецепторов - реакция иммунофлюоресценции; позволяет обнаружить на поверхности В-лимфоцита иммуноглобулиновые рецепторы. Для этого используются антиглобулиновые сыворотки, меченые люминофорами.

в) по наличию рецепторов к эритроцитам мыши - реакция МЕ-розеткообразования. Реакция роэеткообразования с мышиными эритроцитами появляется в результате смешивания последних с лимфоцитами периферической крови.

Функциональная характеристика В-лимфоцитов и количества иммуноглобулинов различных классов. Чаще других используется метод радиальной иммунодиффузии в агаре: на стеклянную пластину наливают расплавленный агар, содержаций антитела к даннному классу иммуноглобулинов. В агаре выбивают лунки, в которые вносят образцы изучаемых сывороток. В результате иммунопреципитации, образуются радиальные полоски, диаметр которых зависит от концентрации соответствующего иммуноглобулина. - Определение антител к аутоантигенам или к микробам нормальной микрофлоры.

Определение титра специфических антител, вырабатывающихся в организме человека после иммунизации его вакцинами.

55. Гуморальный иммунный ответ: определение, этапы развития. Активация, пролиферация и дифференцировка клеток. Элиминация антигена. Т-зависимый и Т-независимый ответ. Проявления первичного и вторичного гуморального иммунного ответа.

Этапы ГИО :

Представление антигена (распознавание, переработка и презентация антигена).

Индуктивная стадия (передача информации на соответствующий клон В-лимфоцитов, их пролиферация и дифференцировка).

Эффекторная стадия (синтез антител и образование В-лимфоцитов памяти).

Т-независимая активация В-лимфоцитов - прямая стимуляция В-лимфоцитов без участия Т-лимфоцитов Т-независимыми антигенами.

Этими АГ являются ЛПС или полисахариды микробов, имеющих линейно повторяющиеся структуры.

Связываясь с ВКР, они или активируют соответствующий клон В-лимфоцитов (полисахариды пневмококков) или вызывают поликлональную активацию В-лимфоцитов (ЛПС грам- бактерий), которые пролиферируют, дифференцируются в плазматические клетки, синтезирующие IgM.

В-лимфоциты памяти не образуются.

Т-зависимая активация В-лимфоцитов - осуществляется Т-зависимыми антигенами (белки, бактерии) при обязательном участии Т-лимфоцитов.

АПК захватывают антиген, процессирует его до низкомолекулярных пептидов и в комплексе с молекулой ГКГС II презентирует наивным Т-лимфоцитам (Тх0), которые взаимодействуют с ним рецептором ТКР и корецептором СD4.

Тх0 активируются, пролиферируют и превращаются в эффекторные клетки – Тх2.

ВКР распознает антиген и клетка поглощает его. После процессинга также образуется комплекс пептид-молекула ГКГС II класса, который В-лимфоциты представляют Тх2-хелперам.

В-Т-клеточное взаимодействие: Тх2 воспринимают сигнал с помощью ТКР и корецептора СD4. Однако для полноценной активации Т-хелперов необходима дополнительная стимуляция (костимуляция), которая осуществляется молекулами межклеточного взаимодействия (CD40-CD40L, CD80/86-CD28 и др). Эти процессы важны и для активации В-лимфоцитов. В случае отсутствия костимуляции наступает апоптоз Т-лимфоцитов.

Активированный Тх2 продуцирует ИЛ-4, 5, 6, 10, под влиянием которых происходит пролиферация В-лимфоцитов, превращение их в бласты и затем в плазматические клетки, синтезирующие антитела. Именно при участии цитокинов Тх2 возможно переключение иммуноглобулиновых генов В-лимфоцитов, что обеспечивает синтез иммуноглобулинов различных классов.

Часть бластных клеток превращаются в В-лимфоциты памяти. Небольшая популяция клеток, образующаяся в процессе гуморального иммунного ответа из активированных В-лимфоцитов. Переживают в состоянии функционального покоя многие годы после элиминации антигена из организма. Несут «память» об антигене в виде антигенспецифических ВКР (преимущественно IgG).

Первичный иммунный ответ развивается на первое попадание антигена в организм после латентного периода (2-3 дня). Первыми синтезируются IgM (выявляются через 2-3 суток), а затем IgG (пик на 10-14 сутки, могут сохраняться в низком титре в течение всей жизни). Параллельно отмечается небольшое увеличение уровня IgA, IgE, IgD. Первичный иммунный ответ затихает через 2-3 недели после стимуляции антигеном. После него остаются клетки памяти и может долго поддерживаться следовой уровень IgG-антител.

Вторичный иммунный ответ за счет В-клеток памяти стимуляция синтеза антител наступает быстро (через 1-3 дня). Количество антител резко увеличивается, причем сразу синтезируются IgG, титры которых во много раз больше, чем при первичном иммунном ответе. Возрастает их аффинность (сродство) к антигену. На слизистых оболочках значительно увеличивается уровень секреторных IgA-антител. Уровень IgM-антител существенно не меняется из-за отсутствия В-клеток памяти с рецептором IgM. Время затухания вторичного значительно превосходит длительность сохранения антител при первичном иммунном ответе.

Иммунный ответ организма: определение, условия развития. Антигены: строение, свойства, классификация. Т-зависимые и Т-независимые антигены. Суперантигены.

Иммунный ответ - это сложная многокомпонентная кооперативная реакция ИС организма, индуцированная антигеном и направленная на его элиминацию. Явление иммунного ответа лежит в основе иммунитета.

Иммунный ответ зависит от: 1 Антигена - свойства, состав, молекулярная масса, доза, кратность попадания, длкгеганость контакта; 2 Состояния организма - иммунологическая реактивность; 3 Условий внешней среды.

Для иммунного ответа характерно: 1 Клональность - есть клоны Т- и В-лимфоцитов, которые специфичны по отношению к определенным эпитопам (их совокупность называется детерминантной группой);2 Специфичность;3 Разнообразие AT и TCR;4 Формирование в клетках и молекулах эффекторов и клеток памяти;5 Специфические механизмы действия совместимы с неспецифичными;6 Контролирование геномом,7 Деление на естественный и искусственный;

Компоненты иммунного ответа: 1 Антигены;2 Антигенперерабатывающие и антигенпрезентирующие клетки (имакрофаги);3 Антигенраспознающие клетки (В- и Т-лимфоциты и их субпопуляции),4 Антигенраспознающие молекулы (ВЦР, молекулы главного комплекса гистосовместимости);5 Цитокины - гемопоэтические, ростовые, регуляторные, рецепторные.

Иммунный ответ развивается в периферических лимфоидных органах. В ИО участвуют макрофаги, Т- и В-лимфоциты, фибробласты, ретикулярные клетки. Различают гуморальный,клеточныйисмешанннный иммунный ответ, развитие которых происходит в несколько этапов.

ГИО (антителообразование) - Основой гуморального иммунного ответа является активация В-лимфоцитов и их дифференцировка в плазматические клетки (плазмоциты), которые синтезируют специфические к вызвавшему иммунный ответ антигену антитела (иммуноглобулины).

КИО - сложная кооперативная реакция организма, индуцируемая антигеном и реализуемая посредством Т-системы иммунитета в кооперации с АПК, которая завершается формированием антигенспецифических Т-лимфоцитов, выполняющих регуляторные и эффекторные функции.Задачи: развитие и регуляция гуморального и клеточного ответа, элиминация антигена из организма.

Макрофаги участвуют как в естественном, так и в специфическом ИО. Зрелые макрофаги имеют рецепторы к АГ (Fc), СЗb-рецепторы, антигены ГКГС. На ранней стадии ИО макрофаги выполняют функцию презентации АГ - в результате фагоцитоза АГ расщепляется, а его эпитоп выносится на мембрану в комплексе с ГКГС2. На конечной стадии ИО макрофаг активируется лимфокинами.

В-лимфоциты - распознают АГ, участвуют в ГИО, имеют рецепторы к эритроцитам мышей, Fc, СЗЬ, к АГ ГКГС. Они не имеют специфичных антигенраспознающих рецепторов. Антиген-распознающим рецептором является молекула иммуноглобулина.

Т- лимфоциты - разделяются на четыре основные субпопуляции - Т-хелперы, Т-супрессоры, Т-киллеры, и Т -эффекторы. Все они имеют рецепторы к эритроцитам барана, к иммуноглобулинам, белкам системы комплемента (но не имеют рецепторов к СЗb), к интерферонам, к антигенам, имеют антигены ГКГС1 и ГКГС2. Субпопуляции Т-лимфоцитов неоднородны, так, Т-хелперы разделяются на две группы - Т-хелперы 1 и, Т-хелперы 2 . Первые являются активаторами КИО, а вторые - ГИО. Т-лимфоциты обеспечивают клеточный, антивирусный, антибактериальный иммунитет, ГЗТ.

Антигены - генетически чужеродные вещества, которые при внедрении в организм способны стимулировать иммунный ответ (клеточную реакцию, образование АТ, аллергию, толерантность) и специфически реагировать с образовавшимися АТ как in vivo, так in vitro.

Структурно-функциональные части молекулы Аг:

1. Стабилизирующая (носитель) – 97-99 % массы: макромолекулы (белки), клетки (любые), в искусственных условиях могут быть корпускулярные частицы. Свойства носителей: высокая молекулярная масса, сложное строение. Функция – индукция иммунного ответа.

2. Детерминантная группа (эпитоп): олигосахариды, олигопептиды, группа NH2. Свойства:низкая молекулярная масса, жесткая структура, слабая метаболическая активность, чужеродность для организма. Функция – специфичность антител и эффекторных Т- лимфоцитов при иммунном ответе..

Эпитопы АГ: поверхностные, скрытые (конформационные), Т-клеточные (распознаются ТКР), В-клеточные (распознаются ВКР). Эпитопная плотность – число в 1 молекуле Аг.

Свойства АГ:

Иммуногенность – способность индуцировать ИО организма.

Антигенность – способность специфически взаимодействовать.

Полный (полноценный) Аг обладает двумя свойствами. Гаптен (неполный) – Аг, не обладает иммуногенностью.

Классификация:

1. По иммуногенности: сильные (вводится большая доза, но показатели иммунитета низкие), слабые (вызывает высокие показатели иммунитета в небольших дозах), суперантигены (Антигены микробов, взаимодействующие с молекулами ГКГ II класса АПК и ТКР Т-лимфоцитов, вне антигенсвязывающей щели, т. е. не в активных центрах. Присоединяются как бы сбоку молекул ГКГ II и ТКР. Они блокируют возможный специфичный иммунный ответ и вызывают поликлональную активацию лимфоцитов, выброс цитокинов и, затем, гибель Т-лимфоцитов с явлениями иммунодефицита).

2. По чужеродности для организма – носителя Аг: Гетеро- (ксено-) Аг (для человека – это Аг бактерий, растений, вирусов, животных), Гомо- (алло-) Аг – это Аг других особей вида, Ауто-Аг: поздние белки (сперма, молоко), вещества «забарьерных» органов, собственные клетки с измененной поверхностью, эмбриональная ткань.

3. В зависимости от типа ИО: иммуногены, аллергены, толерогены, трансплантационные.

4. По связи иммунного ответа с тимусом: Т-зависимые, Т-независимые.

Антигены микроорганизмов. Антигенная структура бактерий. Типовые, видовые, групповые антигены. Протективные антигены. Перекрёстно-реагирующие антигены, значение.

Бактериальные антигены:

1. Группоспецифические (имеются у разных видов одного рода или семейства)
2. Видоспецифические (у представителей одного вида)
3. Типоспецифические (определяют серологический вариант внутри одного вида)
4. Штаммоспецифические
5. Стадиоспецифические
6. Перекрестнореагирующие антигены (сходные, одинаковые у человека и микроба)

По локализации:

О-Аг – соматический (ЛПС клеточной стенки)

Н-Аг – жгутиковый (белковой природы)

К-Аг – капсульный (ПС, белки, полипептиды)

Аг пилей (фимбриальные)

Цитоплазматические Аг (мембрана, ЦП)

Экзотоксины (белки)

Эктоферменты

О-АГ - липополисахарид клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Состоит из полисахаридной цепочки и липида А. Полисахарид термостабилен, химически устойчив, слабая иммуногенность. Липид А - содержит глюкозамин и ЖК, онобладает сильной адьювантной, неспецифической иммуностимулирующей активностью и токсичностью. В целом ЛПС является эндотоксином. Уже в небольших дозах вызывает лихорадку из-за активации макрофагов и выделения ими ИЛ1, ФНО и других цитокинов, дегрануляцию гранулоцитов, агрегацию тромбоцитов.

Н-АГ входит в состав бактериальных жгутиков, основа его - белок флагеллин. Термолабилен.

К-АГ - это гетерогенная группа поверхностных, капсульных АГ бактерий. Они находится в капсуле. Содержат главным образом кислые полисахариды, в состав которых входят галактуроновая, глюкуроновая кислоты.

Протективные ангтигены – эпитопы экзогенных антигенов (микробов), антитела против которых обладают наиболее выраженными защитными свойствами, что предохраняет организм от повторной инфекции, используются для получения вакцин. Очищенные протективные антигены могут быть "идеальными" вакцинными препаратами.

Перекрестно-реагируюшие антигенные детерминанты встречающиеся у МО и человека/животных. У микробов различных видов и у человека встречаются общие, сходные по строению АГ. Эти явления называются антигенной мимикрией. Часто перекрестнореагируюшие антигены отражают филогенетическую общность данных представителей, иногда являются результатом случайного сходства конформации и зарядов - молекул АГ. Например, АГ Форсмана содержится в эритроцитах барана, сальмонеллах и у морских свинок. Гемолитические стрептококки группы А содержат перекрестно реагирующие АГ (в частности, М-протеин), общие с АГ эндокарда и клубочков почек человека. Такие бактериальные антигены вызывают образование антител, перекрестно реагирующих с клетками человека, что приводит к развитию ревматизма и постстрептококкового гломерулонефрита. У возбудителя сифилиса есть фосфолипиды, сходные по строению с теми, которые имеются в сердце животных и человека. Поэтому кардиолипиновый антиген сердца животных используется для выявления антител к спирохете у больных людей (реакция Вассермана).

1673 0

Антигенами могут быть несколько основных химических семейств.

• Углеводы (полисахариды). Полисахариды являются иммуногенными только тогда, когда они связаны с белками-носителями. Например, полисахариды, которые составляют часть более сложных молекул (гликопротеины), будут вызывать иммунную реакцию, часть которой направлена непосредственно на полисахаридную составляющую молекулы. Иммунный ответ, представленный в основном антителами, может индуцироваться против многих видов полисахаридных молекул, таких как компоненты микроорганизмов и клеток эукариоит. Прекрасным примером антигенности полисахаридов является иммунный ответ, связанный с группами крови АВО. Полисахариды в данном случае находятся на поверхности эритроцитов.
• Липиды. Липиды редко являются иммуногенными, но иммунная реакция на них может быть вызвана, если липиды конъюгированы с белками-носителям. Таким образом, липиды могут рассматриваться как гаптены. Также отмечены иммунные реакции на гликолипиды и сфинголипиды.
• Нуклеиновые кислоты. Нуклеиновые кислоты сами по себе являются слабыми иммуногенами, но становятся иммуногенными при связывании с белками-носителями. Нативная спиральная ДНК обычно не является иммуногенной у животных. Однако во многих случаях отмечались иммунные реакции на нуклеиновые кислоты. Одним из важных примеров в клинической медицине является появление антител против ДНК у больных системной красной волчанкой.
• Белки. Фактически все белки иммуногенны. Таким образом, чаще всего иммунный ответ развивается к белкам. Более того, чем выше уровень сложности белка, тем сильнее иммунный ответ на этот протеин. Размер и сложность белковых молекул определяют наличие множества эпитопов.

Связывание антигена с антигенспецифичными антителами или Т-клетками

Связывание антигенов с антителами, взаимодействие антигена с В- и Т-клетками и последующие события. На данном этапе важно подчеркнуть только, что в связывании антигена с антителом или рецепторами Т-клетки ковалентные связи не участвуют. Нековалентное связывание может включать электростатические взаимодействия, гидрофобные взаимодействия, водородные связи и ван-дер-ваальсовы силы.

Поскольку эти взаимодействующие силы относительно слабы, сцепка между антигеном и его комплементарным участком на рецепторе антигена должна происходить на площади, достаточно большой, чтобы произошло суммирование всех возможных взаимодействий. Это условие является основой для исключительной специфичности наблюдаемых иммунологических взаимодействий.

Перекрестная реактивность

Поскольку макромолекулярные антигены содержат несколько отстоящих друг от друга эпитопов, некоторые из этих молекул могут быть изменены без полного изменения их иммуногенетической и антигенной структуры. Это имеет важные последствия при иммунизации против высокопатогенных микроорганизмов или чрезвычайно токсичных соединений. Действительно, проводить иммунизацию с помощью патогенного токсина неразумно. Однако можно разрушить биологическую активность такого токсина и целого ряда других токсинов (например, бактериальных токсинов или ядов змей), сохранив их иммуногенность.

Токсин, модифицированный до такой степени, что больше не является токсичным, но все еще сохраняет некоторые иммунохимические характеристики, называется анатоксином. Таким образом, мы можем говорить о том, что анатоксин иммунологи-чески перекрестно реагирует с токсином. Соответственно имеется возможность, иммунизируя индивидуума с помощью анатоксина, вызвать иммунный ответ к некоторым эпитопам, которые на анатоксине сохранены в том же виде, как и на токсине, поскольку не были уничтожены при модификации.

Хотя молекулы токсина и анатоксина отличаются по многим физико-химическим и биологическим характеристикам, они иммунологически перекрестно реактивны. Достаточное количество сходных эпитопов позволяет вызвать иммунный ответ на анатоксин и способствовать эффективной защите от самого токсина. Иммунологическую реакцию, в которой иммунные компоненты, будь то клетки или антитела, реагируют с двумя молекулами, имеющими одинаковые эпитопы, но отличающиеся по другим признакам, называют перекрестной реакцией.

Когда два соединения обладают перекрестной иммунологической реактивностью, они имеют один или несколько общих эпитопов, и в процессе иммунного ответа на одно из соединений будут распознаваться один или более таких же эпитопов на другом соединении с вовлечением его в реакцию. Другая форма перекрестной реактивности наблюдается в случаях, когда антитела или клетки, специфичные для одного эпитопа, связываются, обычно слабее, с другим эпитопом, который не является совершенно идентичным, но по структуре напоминает первый эпитоп.

Чтобы отметить, что антиген, используемый для иммунизации, отличен от того, против которого позднее будут реагировать произведенные иммунные компоненты, используют термины «гомологичный» и «гетерологичный». Термин «гомологичный» обозначает, что антиген и иммуноген одинаковы.

Термин «гетерологичный» указывает, что вещество, использованное для индуцирования иммунного ответа, отличается от вещества, которое позднее используется для реакции с продуктами индуцированного ответа. В последнем случае гетерологичный антиген может реагировать, а может и не реагировать с иммунными компонентами. При появлении реакции можно сделать заключение, что гетерологичный и гомологичный антигены проявляют иммунологическую перекрестную реактивность.

Несмотря на то что основным критерием в иммунологии является специфичность, иммунологическая перекрестная реактивность наблюдается на многих уровнях. Это не означает, что роль иммунологической специфичности уменьшается, а скорее указывает на то, что соединения, обладающие перекрестной реактивностью, имеют одинаковые антигенные детерминанты.

В случаях наличия перекрестной реактивности антигенные детерминанты веществ, обладающих перекрестной реактивностью, могут иметь идентичные химические структуры или состоять из одинаковых, но не идентичных физико-химических структур. В приведенном ранее примере токсин и соответствующий ему анатоксин представляют две молекулы: токсин является первоначальной молекулой, а анатоксин - модифицированной, которая обладает перекрестной реактивностью по отношению к первоначальной (нативной) молекуле.

Существуют и другие примеры иммунологической перекрестной реактивности, в которых два вещества, обладающие ею, не родственны друг другу за исключением того, что обладают одним или более общими эпитопами, точнее одним или более участками, имеющими одинаковые трехмерные характеристики. Эти вещества относят к гетерофильным антигенам. Например, антигены группы крови А человека реагируют с антисывороткой, полученной против полисахарида (тип XIV) капсулы пневмококка. Таким же образом, антигены группы крови В человека реагируют с антителами к определенным штаммам Escherichia coli. В этих примерах перекрестной реактивности антигены микроорганизмов относятся к гетерофильным антигенам (относительно антигенов групп крови).

Адъюванты

Для усиления иммунного ответа на представленный антиген часто используются различные добавки и наполнители. Адъювант (от лат. adjuvare - помогать) является веществом, которое при смешивании с иммуногеном усиливает иммунный ответ против этого иммуногена. Важно различать носитель для гаптена и адъювант. Гаптен становится иммуногенным после ковалентного конъюгирования с носителем; он не может быть иммуногенным при смешивании с адъювантом. Таким образом, адъювант усиливает иммунный ответ на иммуногены. но не придает иммуногенность гаптенам.

Адъюванты используются для усиления иммунной реакции на антигены уже более 70 лет. В настоящее время растет интерес к выявлению новых адъювантов для использования их при вакцинации, поскольку многие кандидаты в вакцины не обладают достаточной иммуногенностью. Это особенно важно для пептидных вакцин.

Механизм действия адъюванта включает: 1) увеличение биологического и иммунологического периода полураспада антигенов вакцины; 2) увеличение продукции местных воспалительных цитокинов; 3) улучшение доставки, процессирования антигенов и их представления (презентации) АПК особенно дендритными клетками. Эмпирически было выяснено, что адъюванты, содержащие микробные компоненты (например, экстракты микобактерий), являются лучшими. Патогенные компоненты вынуждают макрофаги и дендритные клетки экспрессировать костимулирующие молекулы и выделять цитокины.

Недавно было показано, что в такую индукцию, осуществляемую микробными компонентами, вовлекаются молекулы, распознающие структуры патогенных микроорганизмов (например, TLR 2), экспрессируемые этими клетками. Таким образом, связывание микробных компонентов с TLR дает клеткам сигнал экспрессировать костимуляторные молекулы и секретировать цитокины.

Хотя много различных адъювантов испытаны в опытах на животных (табл. 3.2) и в экспериментах на человеке, только один стал использоваться для обычной вакцинации . В настоящее время единственными адъювантами, разрешенными к использованию в патентованных вакцинах для людей в США, являются гидрат окиси алюминия и фосфат алюминия.

Как компонент неорганической соли ион алюминия связывается с протеинами, вызывая их преципитацию, что усиливает воспалительную реакцию, которая неспецифически увеличивает иммуногенность антигена. После инъекции преципитированный антиген высвобождается из места инъекции медленнее, чем обычный. Более того, если в результате преципитации размер антигена увеличится, это повысит вероятность того, что макромолекула будет подвергнута фагоцитозу.

Многие адъюванты используются в экспериментах на животных. Одним из обычно используемых адъювантов является полный адъювант Фрейнда (Freund"s complete adjuvant - FCA) , состоящий из убитых Mycobacterium tuberculosis или M.Butyricum, суспензированных в масле. В последующем из них готовится эмульсия с водным раствором антигена. Водно-масляная эмульсия, содержащая адъювант и антиген, позволяет антигену медленно и постепенно высвобождаться, продлевая воздействие иммуногена на реципиента. Другими микроорганизмами, используемыми в качестве адъювантов, являются бациллы Кальметта-Герена (БЦЖ) (аттенуированные Mycobacterium), Corynebacterium parvum и Bordetella pertusis.

В действительности многие из этих адъювантов используют способность молекул, экспрессируемых микробами, активировать иммунные клетки. К таким молекулам относят липополисахариды (ЛПС), бактериальную ДНК, содержащую неметилированные CpG динуклеотидные повторы, и бактериальные белки теплового шока. Многие из этих микробных адъювантов связывают рецепторы, распознающие структуры патогенных микроорганизмов, такие как TLR. Связывание этих рецепторов, экспрессируемых многими типами клеток врожденной иммунной системы, способствует стимуляции адаптивного ответа В- и Т-лимфоцитами. Например, дендритные клетки являются важными АПК, через которые проявляется

Таблица 3.2. Известные адъюванты и механизм их действия действие микробных адъювантов. Они отвечают секрецией цитокинов и экспрессией костимуляторных молекул, которые в свою очередь стимулируют активацию и дифференцировку антиген-специфичных Т-клеток.

Адъювант	Состав	Механизм действия
Гидрат окиси или фосфат алюминия (квасцы)	Гель гидрата окиси алюминия
Алюминий с дипептидом, выделенным из мико-бактерий	Гель гидрата окиси алюминия с мурамилдипептидом
Алюминий сBordetella pertusis	I ель гидрата окиси алюминия с убитойBordetella pertusis	Увеличение поглощения антигенов АПК; замедление высвобождения антигена; индукция костимуляторных молекул на АПК
Полный адъювант Фрейнда	Водно-масляная эмульсия с убитыми микобактериями	Увеличение поглощения антигенов АПК; замедление высвобождения антигена; индукция костимуляторных молекул на АПК
Неполный адъювант Фрейнда	Водно-масляная эмульсия	Увеличение поглощения антигенов АПК; замедление высвобождения антигена
Иммуностимулирующие комплексы	Открытые структуры, напоминающие клетку, содержащие холестерин и смесь сапонинов	Высвобождение антигена в цитозоль; позволяют индуцировать Т-клеточные цитотоксические ответы

Р.Койко, Д.Саншайн, Э.Бенджамини

Антигены - вещества различного происхождения, несущие признаки генетической чужеродности и вызывающие развитие иммунных реакций (гуморальных, клеточных, иммунологической толерантности, иммунологической памяти и др.).

Свойства антигенов, наряду с чужеродностью , определяет их иммуногенность- способность вызывать иммунный ответ и антигенность - способность (антигена) избирательно взаимодействовать со специфическими антителами или антиген- распознающими рецепторами лимфоцитов.

Антигенами могут быть белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты в комбинации между собой или липидами. Антигенами являются любые структуры, несущие признаки генетической чужеродности и распознаваемые в этом качестве иммунной системой. Наибольшей иммуногенностью обладают белковые антигены, в том числе бактериальные экзотоксины, вирусная нейраминидаза.

Многообразие понятия “антиген”.

Антигены разделены на полные (иммуногенные) , всегда проявляющие иммуногенные и антигенные свойства, и неполные (гаптены) , не способные самостоятельно вызывать иммунный ответ.

Гаптены обладают антигенностью, что обусловливает их специфичность, способность избирательно взаимодействовать с антителами или рецепторами лимфоцитов, определяться иммунологическими реакциями. Гаптены могут стать иммуногенными при связывании с иммуногенным носителем (например, белком), т.е. становятся полными.

За специфичность антигена отвечает гаптенная часть, за иммуногенность- носитель (чаще белок).

Иммуногенность зависит от ряда причин (молекулярного веса, подвижности молекул антигена, формы, структуры, способности к изменению). Существенное значение имеет степень гетерогенности антигена, т.е. чужеродность для данного вида (макроорганизма), степени эволюционной дивергенции молекул, уникальности и необычности структуры. Чужеродность определяется также молекулярной массой, размерами и строением биополимера, его макромолекулярностью и жесткостью структуры. Белки и другие высокомолекулярные вещества с более высоким молекулярным весом наиболее иммуногенны. Большое значение имеет жесткость структуры, что связано с наличием ароматических колец в составе аминокислотных последовательностей. Последовательность аминокислот в полипептидных цепочках- генетически детерминированный признак.

Антигенность белков является проявлением их чужеродности, а ее специфичность зависит от аминокислотной последовательности белков, вторичной, третичной и четвертичной (т.е. от общей конформации белковой молекулы) структуры, от поверхностно расположенных детерминантных групп и концевых аминокислотных остатков. Коллоидное состояние и растворимость- обязательные свойства антигенов.

Специфичность антигенов зависит от особых участков молекул белков и полисахаридов, называемых эпитопами. Эпитопы или антигенные детерминанты- фрагменты молекул антигена, вызывающие иммунный ответ и определяющие его специфичность. Антигенные детерминанты избирательно реагируют с антителами или антиген- распознающими рецепторами клетки.

Структура многих антигенных детерминант известна. У белков это обычно фрагменты из 8- 20 выступающих на поверхности аминокислотных остатков, у полисахаридов- выступающие О- боковые дезоксисахаридные цепи в составе ЛПС, у вируса гриппа- гемагглютинин, у вируса иммунодефицита человека- мембранный гликопептид.

Эпитопы качественно могут отличаться, к каждому могут образовываться “свои” антитела. Антигены, содержащие одну антигенную детерминанту, называют моновалентными, ряд эпитопов- поливалентными. Полимерные антигены содержат в большом количестве идентичные эпитопы (флагеллины, ЛПС).

Основные типы антигенной специфичности (зависят от специфичности эпитопов).

1.Видовая - характерна для всех особей одного вида (общие эпитопы).

2.Групповая - внутри вида (изоантигены, которые характерны для отдельных групп). Пример- группы крови (АВО и др.).

3.Гетероспецифичность - наличие общих антигенных детерминант у организмов различных таксономических групп. Имеются перекрестно- реагирующие антигены у бактерий и тканей макроорганизма.

а. Антиген Форсмана- типичный перекрестно- реагирующий антиген, выявлен в эритроцитах кошек, собак, овец, почке морской свинки.

б.Rh- система эритроцитов. У человека Rh- антигены агглютинируют антитела к эритроцитам обезьян Macacus rhesus, т.е. являются перекрестными.

в. Известны общие антигенные детерминанты эритроцитов человека и палочки чумы, вирусов оспы и гриппа.

г. Еще пример- белок А стрептококка и ткани миокарда (клапанный аппарат).

Подобная антигенная мимикрия обманывает иммунную систему, защищает от ее воздействия микроорганизмы. Наличие перекрестных антигенов способно блокировать системы, распознающие чужеродные структуры.

4.Патологическая. При различных патологических изменениях тканей происходят изменения химических соединений, что может изменять нормальную антигенную специфичность. Появляются “ожоговые”, “лучевые”, “раковые” антигены с измененной видовой специфичностью. Существует понятие аутоантигенов - веществ организма, к которым могут возникать иммунные реакции (так называемые аутоиммунные реакции) , направленные против определенных тканей организма. Чаще всего это относится к органам и тканям, в норме не подвергающихся воздействию иммунной системы в связи с наличием барьеров (мозг, хрусталик, паращитовидные железы и др.).

5.Стадиоспецифичность . Имеются антигены, характерные для определенных стадий развития, связанные с морфогенезом. Альфа- фетопротеин характерен для эмбрионального развития, синтез во взрослом состоянии резко увеличивается при раковых заболеваниях печени.

Антигенная специфичность и антигенное строение бактерий.

Для характеристики микроорганизмов выделяют родовую, видовую, групповую и типовую специфичность антигенов. Наиболее точная дифференциация осуществляется с использованием моноклональных антител (МКА), распознающих только одну антигенную детерминанту.

Обладая сложным химическим строением, бактериальная клетка представляет целый комплекс антигенов. Антигенными свойствами обладают жгутики, капсула, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, рибосомы и другие компоненты цитоплазмы, токсины, ферменты.

Основными видами бактериальных антигенов являются:

Соматические или О- антигены (у грамотрицательных бактерий специфичность определяется дезоксисахарами полисахаридов ЛПС);

Жгутиковые или Н- антигены (белковые);

Поверхностные или капсульные К- антигены.

Выделяют протективные антигены , обеспечивающие защиту (протекцию) против соответствующих инфекций, что используется для создания вакцин.

Суперантигены (некоторые экзотоксины, например- стафилококковый) вызывают чрезмерно сильную иммунную реакцию, часто приводят к побочным реакциям, развитию иммунодефицита или аутоиммунных реакций.

Антигены гистосовместимости.

При пересадках органов возникает проблема совместимости тканей, связанная со степенью их генетического родства, реакциями отторжения чужеродных аллогенных и ксеногенных трансплантатов, т.е. проблемами трансплантационного иммунитета. Существует ряд тканевых антигенов. Трансплантационные антигены во многом определяют индивидуальную антигенную специфичность организма. Сопокупность генов, определяющих синтез трансплантационных антигенов, получила название главной системы гистосовместимости. У людей она часто называется системой HLA (Human leucocyte antigens), в связи с четким представительством на лейкоцитах трансплантационных антигенов. Гены этой системы расположены на коротком плече хромосомы С6. Система HLA- это система сильных антигенов. Спектр молекул МНС уникален для организма, что определяет его биологическую индивидуальность и позволяет различать “чужое- несовместимое”.

Семь генетических локусов системы разделены на три класса.

Гены первого класса контролизуют синтез антигенов класса 1, определяют тканевые антигены и контролируют гистосовместимость. Антигены класса 1 определяют индивидуальную антигенную специфичность, они представляют любые чужеродные антигены Т- цитотоксическим лимфоцитам. Антигены класса 1 представлены на поверхности всех ядросодержащих клеток. Молекулы МНС класса 1 взаимодействуют с молекулой CD8, экспрессируемой на мембране предшественников цитотоксических лимфоцитов (CD- claster difference).

Гены МНС класса 2 контролируют антигены класса 2. Они контролируют ответ к тимусзависимым антигенам. Антигены класса 2 экспрессированы преимущественно на мембране иммунокомпетентных клеток (прежде всего макрофагов и В- лимфоцитов, частично- активированных Т- лимфоцитов). К этой же группе генов (точнее- области HLA- D) относятся также гены Ir - силы иммунного ответа и гены Is - супрессии иммунного ответа. Антигены МНС класса 2 обеспечивают взаимодействие между макрофагами и В- лимфоцитами, участвуют во всех стадиях иммунного ответа- представлении антигена макрофагами Т- лимфоцитам, взаимодействии (кооперации) макрофагов, Т- и В- лимфоцитов, дифференцировке иммунокомпетентных клеток. Антигены класса 2 принимают участие в формировании противомикробного, противоопухолевого, трансплантационного и других видов иммунитета.

Структуры, с помощью которых белки МНС классов 1 и 2 связывают антигены (так называемые активные центры) по уровню специфичности уступают только активным центрам антител.

Гены МНС класса 3 кодируют отдельные компоненты системы комплемента.

Процессинг антигенов - это их судьба в организме. Одной из важнейших функций макрофагов является переработка антигена в иммуногенную форму (это собственно и есть процессинг антигена) и представление его иммунокомпетентным клеткам. В процессинге, наряду с макрофагами, участвуют В- лимфоциты, дендритные клетки, Т- лимфоциты. Под процессингом понимают такую переработку антигена, в результате которой пептидные фрагменты антигена (эпитопы), необходимые для передачи (представления), отбираются и связываются с белками МНС класса 2 (или класса 1). В таком комплексном виде антигенная информация передается лимфоцитам. Дендритные клетки имеют значение в фиксации и длительном хранении (депонировании) переработанного антигена.

Экзогенные антигены подвергаются эндоцитозу и расщеплению в антиген- представляющих (презентирующих) клетках. Фрагмент антигена, содержащий антигенную детерминанту, в комплексе с молекулой класса 2 МНС транспортируется к плазматической мембране антиген- представляющей клетки, встраивается в нее и представляется CD4 Т- лимфоцитам.

Эндогенные антигены - продукты собственных клеток организма. Это могут быть вирусные белки или аномальные белки опухолевых клеток. Их антигенные детерминанты представляются CD8 Т- лимфоцитам в комплексе с молекулой класса 1 МНС.