uchebnik

51

При клеточном иммунном ответе эффекторными клетками являются потомки Th1 - Т-киллеры. Они убивают клетки-мишени, несущие соответствующие антигены.

Иммунологическая толерантность - это специфическая иммунологическая инертность, терпимость к антигену. Он распознается, но не формируются эффекторные механизмы, способные его элиминировать.

Иммунный ответ любого типа проходит в 2 фазы :

первая - индуктивная - распознавание антигенов и взаимодействие иммунокомпетентных клеток, вторая - продуктивная - пролиферация клетокэффекторов или продукция антител.

5.3. Антигены и антитела.

Антигенами называют вещества, или тела, несущие на себе отпечаток чужеродной генетической информации.

Это те самые вещества, то “чужое”, против которого “работает” иммунная система. Любые клетки (ткани, органы) не собственного организма (не свои) являются для его иммунной системы комплексом антигенов. Даже некоторые собственные ткани (хрусталик глаза) являются антигенами. Это так называемые “забарьерные ткани”. В норме они не контактируют с внутренней средой организма.

Химическая природа антигенов различна. Это могут быть белки, полипептиды, нуклеопротеиды, липопротеиды, гликопротеиды, полисахариды, липиды высокой плотности и даже нуклеиновые кислоты.

Антигены делят на сильные (вызывают выраженный иммунный ответ) и слабые , при введении которых интенсивность иммунного ответа невелика. Сильные антигены имеют белковую природу.

Антигены обладают двумя свойствами. Во-первых, они способны индуцировать развитие иммунного ответа. Это свойство называют антигенностью, или антигенным действием.

Во-вторых, они способны взаимодействовать с продуктами иммунного ответа, индуцированного аналогичным антигеном. Это свойство называют специфичностью, или антигенной функцией.

Некоторые (обычно небелковые) антигены не способны индуцировать развитие иммунного ответа, т.е. не обладают антигенностью, но могут вступать во взаимодействие с продуктами иммунного ответа. Их называют неполоценными антигенами, или гаптенами. Многие простые вещества и лекарственные средства являются гаптенами. При попадании в организм они конъюгируют с белками хозяина или другими носителями и приобретают свойства полноценных антигенов.

52

Для того, чтобы вещество проявляло свойства антигена, оно должно обладать рядом признаков. Это макромолекулярность (молекулярная масса более 10 тысяч дальтон), сложность строения, жесткость структуры, способность переходить в растворенное или коллоидное стостояние и, главное, чужеродность.

Молекула любого антигена состоит из двух функционально различных частей. Первая - детерминантная группа, на долю которой приходится 2-3% поверхности молекулы антигена. Она определяет чужеродность антигена, делает его именно этим антигеном, отличает его от других. Остальная часть молекулы антигена называется проводниковой. При ее отделении от детерминантной группы она не проявляет антигенного действия, но сохраняет способность реагировать с гомологичными антителами, т.е. превращается в гаптен. С проводниковой частью связаны все остальные признаки антигенности (макромолекулярность, сложность строения, жесткость структуры, растворимость, способность переходить в коллоидное состояние.

Любой микроорганизм (бактерии, грибы, вирусы) представляет собой комплекс антигенов.

По специфичности они делятся на:

перекрестнореагирующие (гетероантигены). Это антигены общие с антигенами тканей и органов человека. Они имеются у многих микроорганизмов и рассматриваются как важный фактор вирулентности и пусковой механизм развития аутоиммунных процессов.

группоспецифические - общие у микроорганизмов одного рода или семейства;

видоспецифические - общие у разных штаммов одного вида; вариантспецифические (типоспецифические) - встречающиеся у

отдельных штаммов внутри вида. По наличию тех или иных вариантспецифических антигенов микроорганизмы внутри вида делят на серовары - варианты по антигенному строению.

По локализации в клетке антигены бактерий делятся на целлюлярные (связанные с клеткой) и экстрацеллюлярные (не связанные с клеткой). Среди целлюлярных антигенов основными являются соматический - О-антиген (глюкцидо-липоидо-полипептидный комплекс), жгутиковый - Н-антиген (белок), поверхностные - капсульные - К-антиген, fi-антиген. По чувствительности к температуре К-антигены делят на A-, B-, L- M- антигены. К капсульным относится и Vi-антиген (антиген вирулентности брюшнотифозных бактерий).

Экстрацеллюлярные антигены - это продукты, секретируемые бактериями во внешнюю среду, в том числе экзотоксины, ферменты агрессии и защиты и другие факторы вирулентности.

Антителами называются сывороточные белки, образующиеся в ответ на действие антигена. Они относятся к сывороточным глобулинам и поэтому

53

называются иммуноглобулины (Ig). Через них реализуется гуморальный тип иммунного ответа.

Антитела обладают двумя свойствами. Они гетерогенны по физикохимическому строению и специфичности и способны вступать во взаимодействие с антигеном, аналогичным тому, который вызвал их образование.

По происхождению иммуноглобулины делятся на: 1)нормальные; 2)инфекционные; 3)постинфекционные; 4)поствакцинальные.

По своему химическому строению иммуноглобулины - это гликопротеиды.

По физико-химическим и антигенным свойствам иммуноглобулины делят на классы G, M, A, E, D (см. таблицу 1).

Молекула иммуноглобулина G построена из 2-х тяжелых цепей (H- цепи) и 2-х легких полипептидных цепей (L-цепи). Каждая полипептидная цепь состоит из вариабельной (V) и стабильной, или константной, (C-) части.

Тяжелые цепи иммуноглобулинов разных классов построены из разных белков (α-альфа, γ-гамма, µ-мю, ε-эпсилон и δ-дельта, соответственно), и потому являются разными антигенами. Это изотипические различия иммуноглобулинов.

Вариабельные участки значительно короче константных. Каждая пара легких и тяжелых полипептидных цепей в их C-частях, а также тяжелые цепи между собой связаны дисульфидными мостиками. Ни тяжелые, ни легкие цепи свойствами антител не обладают.

При гидролизе папаином молекула иммуноглобулина G распадается на 3 фрагмента - Fab фрагменты и Fc фрагмент. Один из них представляет собой остатки тяжелых цепей, их константные части. Он не обладает свойством антитела (не взаимодействует с антигеном), но обладает сродством к комплементу, способен фиксировать и активировать его. В связи с этим этот фрагмент обозначается как Fc фрагмент (фрагмент комплемента). Fc фрагмент обеспечивает прохождение иммуноглобулинов G через плаценту. Два другие

54

фрагмента представляют собой остатки тяжелой и легкой цепи с их вариабельными частями. Они идентичны друг другу и обладают свойством антител (взаимодействуют с антигеном). В связи с этим эти фрагменты обозначают как Fab (фрагмент антитело). Поскольку ни тяжелые, ни легкие цепи не обладают свойством антитела, но оно выявляется у Fab фрагментов, очевидно, что за взаимодействие с антигеном ответственны именно вариабельные части тяжелых и легких цепей. Они формируют уникальную по строению и пространственной организации структуру - активный центр антитела. Он соответствует детерминантной группе соответствующего антигена как “ключ замку”. Молекула иммуноглобулина G имеет 2 активных центра. Поскольку строение активных центров Ig одного класса, но разной специфичности не одинаково, то эти молекулы (антитела одного класса, но разной специфичности) являются разными антигенами. Это идиотипические различия Ig.

Антитела (Ig) всегда специфичны антигену, индуцировавшему их образование. Тем не менее, противомикробные иммуноглобулины по специфичности делятся на:

1)группоспецифические;

2)видоспецифические;

3)вариантспецифические; 4)перекрестнореагирующие; т.е. на те же группы, что и микробные

антигены.

Методами биотехнологии и генной инженерии получают иммуноглобулины, продуцируемые одним клоном клеток. Они называются моноклональными антителами. Их продуцентами являются клеткигибридомы, являющиеся потомками, полученными при скрещивании В- лимфоцита (плазматической клетки) с опухолевой клеткой. От плазматической клетки гибридома наследует способность к синтезу антител, а от опухолевой клетки - длительно культивироваться вне организма.

Как указывалось выше, помимо специфичности одним из основных свойств иммуноглобулинов является их гетерогенность, т.е. неоднородность популяции иммуноглобулинов по генетической детерминированности их образования и по физико-химической природе.

Молекулы иммуноглобулинов других классов построены по тому же принципу, что и IgG, т.е. из мономеров, имеющих две тяжелые и две легкие цепи. Но иммуноглобулины класса M (IgM) являются пентамерами, т.е. построен из 5 таких мономеров, а иммуноглобулины класса A (IgA) - димером или тетрамером.

Количество мономеров, входящих в состав молекулы иммуноглобулина (Ig) определяет ее молекулярную массу. Самые тяжелые - это IgM, самые легкие - IgG, в связи с чем они проходят через плаценту. Очевидно также то, что Ig разных классов имеют разное число активных центров. У IgG их 2, а IgМ - 10. В связи с этим они способны связать разное число молекул антигена

55

и скорость этого связывания будет различной. Скорость связывания иммуноглобулинов с антигеном - это их авидность. Прочность этой связи обозначают как аффинитет. IgM высоко авидны, но низко афинны, IgG - наоборот, низко авидны, но высоко афинны.

Если в молекуле антитела функционирует лишь один активный центр, она может связаться лишь с единичной антигенной детерминантой без последующего образования сетевой структуры комплексов антиген-антитело. Такие антитела называются неполными. Они не дают видимых на глаз реакций, но тормозят реакцию антигена с полными антителами. Неполные антитела играют важную роль в развитии резус конфликта, аутоиммунных заболеваниях (коллагенозы) и др. и выявляются с помощью реакции Кумбса (антиглобулиновый тест).

Защитная роль иммуноглобулинов разных классов не одинакова. Иммуноглобулины класса Е (реагины) реализуют развитие аллергических реакций немедленного типа (ГНТ). Под их действием из тучных клеток освобождается гистамин и другие биологически активные вещества. Иммуноглобулины класса А могут быть сывороточными (синтезируются в плазматических клетках селезенки, лимфатических узлов) и секреторными (синтезируются в лимфатических элементах слизистых оболочек). Последние отличаются наличием секреторного компонента (β-глобулин), присоединяющегося к молекуле иммуноглобулина А при его прохождении через эпителиальные клетки слизистой.

Секреторные иммуноглобулины играют существенную роль в местном иммунитете, препятствуя адгезии микроорганизмов на слизистых оболочках, стимулируют фагоцитоз и активируют комплемент, могут проникать в слюну, молозиво.

Иммуноглобулины М первыми синтезируются в ответ на антигенное раздражение, т.к. они способны связывать большое количество антигенов. Они играют важную роль в формировании антибактериального и антитоксического иммунитета.

Большую часть антител составляют иммуноглобулины G. На их долю приходится до 80% сывороточных иммуноглобулинов. Они образуются на высоте первичного и вторичного иммунного ответа и определяют напряженность иммунитета против бактерий и вирусов. Как указывалось ранее, они проникают через плаценту, обеспечивая иммунитет плода и новорожденного, а также и через гемато-энцефалический барьер в спинномозговую жидкость.

5.4. Иммунный статус и методы его оценки.

56

Поскольку работа иммунной системы имеет жизненно важное значение для организма, возникла необходимость оценки ее функциональной активности.

Одним из крупнейших достижений современной иммунологии является разработка и внедрение в практику достаточно простых и надежных методов решения этой задачи.

Состояние функциональной активности иммунной системы часто обозначают как иммунный статус.

Иммунный статус - это количественная и качественная характеристика состояния функциональной активности органов иммунной системы и некоторых неспецифических механизмов противомикробной защиты.

Оценка иммунного статуса слагается из нескольких этапов. Клинический этап. Он включает:

сбор и оценку иммунологического анамнеза (частота инфекционных заболеваний, характер их течения, выраженность температурной реакции, наличие очагов хронической инфекции);

оценку результатов клинического анализа крови (содержание гранулоцитов, моноцитов, лимфоцитов);

выявление с помощью бактериологических, вирусологических и серологических исследований бактерио- и вирусоносительства.

Лабораторный этап.

На этом этапе в иммунологической лаборатории проводятся исследования, целью которых является качественная и количественная оценка функциональной активности иммунокомпетентных клеток. Для этого разработаны ряд тестов, которые делят на тесты 1-ого и 2-ого уровня.

Тесты 1-ого уровня являются ориентировочными и позволяют выявить грубые нарушения деятельности иммунной системы. Они включают определение общего и относительного числа лимфоцитов и их основных субпопуляций (Т- и В- клетки), фагоцитарной активности лейкоцитов и концентрации иммуноглобулинов разных классов в сыворотке крови.

Общее и относительное число лимфоцитов определяют по данным клинического анализа крови, а содержание Т- и В-лимфоцитов подсчитывают

вреакции иммунофлюоресценции, используя антисыворотки к

специфическим антигенным маркерам T (CD3) и В (CD19,20,72) клеток. Более доступным, но менее точным является метод розеткообразования. Он основан

на том, что Т-лимфоциты могут адсорбировать на своей поверхности эритроциты барана, а В-лимфоциты - мышей. Лимфоцит с прилипшими к нему эритроцитами - это и есть розетка. Их подсчитывают в окрашенных по Романовскому-Гимза мазках из смеси лимфоцитов и соответствующих эритроцитов.

Для оценки фагоцитарной активности нейтрофилов крови определяют процент фагоцитирующих клеток и фагоцитарный показатель (среднее количество микробных клеток, поглощенных одним лейкоцитом).

57

Концентрацию иммуноглобулинов классов G, M, A, и Е в сыворотке крови определяют в реакции преципитации в геле (по Манчини) с антисыворотками к IgG, IgM, IgA и IgЕ.

Тесты 2-ого уровня позволяют провести более глубокий анализ состояния иммунной системы и уточнить характер дефектов, выявленных с помощью тестов 1-го уровня. К ним относится, например, определение отдельных субклассов иммуноглобулинов (особенно IgG, секреторного IgA), субпопуляций Т- (Тh0, Th1, Th2, Th3) и В- лимфоцитов, регуляторных и эффекторных клеток. Разработаны методы определения концентрации отдельных цитокинов - главных регуляторных молекул, определяющих тип иммунного ответа.

В элиминации внеклеточных (пиогенных) микробов (стафилококки, стрептококки, пневмококки, клебсиеллы) главная роль принадлежит триаде: нейтрофилам, иммуноглобулинам и комплементу, причем гибель микроба происходит в нейтрофиле, а комплемент и иммуноглобулины (опсонины - антитела, способствующие фагоцитозу) усиливают этот процесс. В элиминации внутриклеточных микробов (микобактерии, листерии, грибы, простейшие, вирусы) главная роль также принадлежит триаде : Т- лимфоцитам, NK-клеткам и макрофагам, причем все эти три группы клеток обладают способностью синтезировать цитокины (гамма-интерферон, интерлейкин-1, интерлейкин-2, фактор - альфа некроза опухоли), резко усиливающие их функциональные свойства.

Лекарственные препараты, в том числе и антибиотики, по разному влияют на функциональную активность иммунной системы.

Тетрациклины, рифампицин, аминогликозиды, и изониазид угнетают ее. Большинство β-лактамных антибиотиков, левомицетин, полимиксин таким действием не обладаю. Более того, ряд β-лактамных антибиотиков, например, цефпиром (цефалоспорин 4-го поколения), макролиды, фторхинолоны усиливают фагоцитарную активность нейтрофилов и макрофагов, а цефодизим (модивид) при системном применении и биопарокс - при местном - обладают истинной иммуностимулирующей активностью. Однако следует помнить, что все антимикробные агенты снижают напряженность постинфекционного иммунитета, т.к. задерживая размножение возбудителя заболевания снижают интенсивность антигенного раздражения.

58

Глава 6. Практическое использование учения об инфекции и иммунитете.

Теоретические достижения иммунологии находят широкое практическое применение. Более того, эти практические успехи часто опережают теоретические обобщения и являются толчком для их разработки. Практическое использование учения об иммунитете идет в трех главных направлениях: иммунодиагностики, иммунопрофилактики и иммунотерапии.

6.1. Иммунодиагностика.

Иммунодиагностика - это использование иммунологических закономерностей для диагностики инфекционных и неинфекционных болезней.

Она основана на использовании реакций иммунитета.

Реакции иммунитета - это реакция между антигеном и антителом. Они характеризуются высокой чувствительностью (современные методики позволяют обнаруживать единичные молекулы антигена или антитела) и специфичностью, т.е. в реакцию вступают только соответствующие друг другу антиген и антитело.

Реакцию иммунитета можно описать в виде простейшего равенства АНТИГЕН + АНТИТЕЛО = РЕЗУЛЬТАТ.

Исходя из принципа специфичности, результат реакции будет положительным, если антиген и антитело, участвующие в ней, соответствуют друг другу. Если же они не соответствуют, то результат будет отрицательным. Но каким бы он ни был (положительный или отрицательный), он всегда известен, т.к. регистрируется визуально или с помощью тех или иных приборных методов. Поэтому появляется возможность по известному результату и одному из компонентов реакции (антиген или антитело) определять второй, неизвестный компонент (соответственно, антитело или антиген).

Таким образом все реакции иммунитета делятся на 2 большие группы. Первая - это реакции, в которых по результату и известному антигену

определяют природу антител. Эти известные антигены представляют собой взвеси микроорганизмов (бактерий, грибов, вирусов) или их антигены, адсорбированные на тех или иных (эритроциты, частицы латекса) носителях. Такие препараты называются диагностикумы (соответственно, бактериальные, эритроцитарные, латексные).

Вторая группа - это реакции, в которых по результату и известному антителу определяют природу антигена. Известный компонент реакций - антитела содержатся в стандартных диагностических (агглютинирующих,

59

преципитирующих и т.п.) иммунных сыворотках, которые получают на специализированных производствах путем иммунизации животных соответствующими антигенами. Антитела могут быть сорбированы на тех или иных (эритроциты, частицы латекса, клетки стафилококков) носителях. Такие диагностические препараты называют антительные эритроцитарные (латексные, КоА-) диагностикумы.

Эти два типа реакций можно представить в виде следующих равенств - АГ + хАТ=результат или хАГ + АТ=результат.

С помощью реакций первого типа (определение антител) реализуется метод серодиагностики (серум-сыворотки).

Реакции второго типа (определение антигенов) составляют сущность метода иммуноиндикации.

Реакции иммунитета делят на простые (прямые, двухкомпонентные, осадочные) и сложные (непрямые, многокомпонентные). К первым относят реакции агглютинации и преципитации, ко вторым - РСК, РИФ, РИА и др.

Любая реакция иммунитета начинается с взаимодействия антигена с антителом. Это так называемая иммунологическая фаза реакции. Она специфична, но не видима. Она происходит в первые минуты реакции и сопровождается выделением тепла. В ходе этой фазы образуется комплекс антиген-антитело. Его дальнейшая судьба определяется различными факторами. Это и природа антигена (растворимый, корпускулярный) и характер реакции (прямые, осадочные или многокомпонентные, непрямые) и ряд других условий.

При прямых осадочных реакциях комплексы антиген-антитело, образовавшиеся в первой фазе, укрупняются и выпадают в осадок. Это вторая, физико-химическая фаза таких реакций. Она неспецифична, но зато видима. Для ее реализации необходим электролит.

Оптимальным электролитом является физиологический раствор. рН должна быть близкой к нейтральному значению. При увеличении или понижении рН, повышении концентрации электролита и температуры происходит диссоциация образовавшегося комплекса антиген - антитело с выделением антител.

Для выявления комплексов антиген-антитело в многокомпонентные, сложные реакции иммунитета вводят индикаторные системы, или их известный компонент (обычно антитела) метят различными метками (радиоизотопы, флюорохромы, ферменты). Эти метки позволяют обнаружить образовавшийся в первой фазе реакции комплекс антиген-антитело.

Для иммунодиагностики используются разные реакции иммунитета. 1)Реакция агглютинации - это склеивание и осаждение

корпускулярного антигена (например, бактерий, эритроцитов, лейкоцитов и т.д.) под действием антител в присутствии электролита. Существуют различные модификации постановки реакции агглютинации.

а) объемная агглютинация в пробирках (классическая);

60

б) агглютинации на предметном стекле.

Модификации реакции агглютинации имеют более высокую чувствительность и легче регистрируются. Широкое распространение получили реакция непрямой (пассивной) гемагглютинации (РНГА или РПГА), латекс-агглютинации, ко-агглютинации.

В РПГА один из компонентов (антиген, или антитело) адсорбирован на эритроцитах, которые при образовании комплекса антиген-антитело склеиваются и выпадают в осадок. В латекс-агглютинации в качестве сорбента используют частицы латекса, а в ко-агглютинации - клетки стафилококков.

Кроме вышеперечисленных необходимо упомянуть об еще одном варианте использования реакции агглютинации - определении антигенного строения возбудителей инфекционных заболеваний с целью определения (установления) их таксономического положения, т.е. их сероидентификация. Используемая для этой цели реакция применяется как заключительный этап бактериологического исследования и носит название - реакция агглютинации по идентификации. Это простая, прямая реакция иммунитета между известным антителом (агглютинирующей сывороткой) и неизвестным антигеном (чистой культурой исследуемых бактерий). Они используются для определения родовой - с помощью поливалентной агглютинирующей сыворотки, групповой - с помощью групповых агглютинирующих сывороток или видовой - с помощью моновалентных видовых агглютинирующих сывороток принадлежности бактерий.

2)Реакция преципитации — это осаждение антигена (полисахариды, токсины, ферменты, глобулины) из раствора под действием антител в присутствии электролита. Существует несколько методик для реализации этой реакции - преципитация в геле (агаре), кольцепреципитация, иммунофорез. По своей сущности реакция преципитации аналогична реакции агглютинации. Основным различием между ними является то, что в реакции агглютинации участвует корпускулярный антиген, а в реакции преципитации - растворимый.

Реакция преципитации используется для определения токсигенности дифтерийных бактерий, концентрации иммуноглобулинов разных классов в сыворотке (реакция Манчини).

3)Реакция иммунного лизиса - растворение клеточного антигена под действием антител в присутствии комплемента. Это реакции лейколиза, бактериолизиса, иммунного гемолиза. Последняя используется как индикаторная в реакции связывания комплемента.

Реакция связывания комлемента (РСК) - сложная, многокомпонентная непрямая реакция иммунитета. В ней участвуют две системы: исследуемая, состоящая из антигена и антитела (один из них неизвестен), и индикаторная, состоящая из эритроцитов барана и гемолитической сыворотки, содержащей антитела к ним, а также комплемент.