
- •Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии
- •2. Исторический очерк развития микробиологии
- •3.Роль российских и украинских ученых в развитии микробиологии, вирусологии и иммунологии
- •4. Развитие микробиологии в одессе
- •5. История кафедры микробиологии одесского
- •1. Задачи прикладной иммунологии
- •Новые подходы к созданию вакцин
- •7. Диагностические иммунопрепараты.
- •Моноклональные антитела
- •1. Основные принципы классификации микроорганизмов
- •2. Морфология бактерий
- •Спору можно определить как стойкую форму существования некоторых бактерий.
- •4. ТинкториальНые свойства бактерий
- •1. Вступление
- •2. Питание бактерий
- •3. Дыхание бактерий
- •4. Ферменты бактерий
- •5. Культивирование бактерий
- •7. Культуральные свойства бактерий
- •8. Продукты жизнедеятельности бактерий
- •9. Роль микроорганизмов в круговороте веществ
- •10. Принципы классификации микроорганизмов
- •11. Некультивируемые формы бактерий (нфб)
- •4. Содержание лекционного материала: текст лекции
- •2. Классификация форм изменчивости
- •3. Основные понятия генетики микроорганизмов
- •5. Мутационная и адаптивная формы
- •7. Практическое значение генетики микроорганизмов и генная инженерия в медицинской микробиологии
- •Определение предмета учения об инфекции
- •2. Понятие о возбудителе инфекционной болезни
- •3. Патогенность, вирулентность
- •4. Факторы вирулентности
- •5. Динамика инфекционного процесса
- •Формы инфекции и их характеристика
- •7. Элементы учения об эпидемическом процессе
- •Эволюция микробного паразитизма и происхождение
- •Лекция 6. Виды и формы иммунитета. Иммунная система организма. Факторы неспецифической защиты и иммунологическая реактивность
- •3. Исторический очерк развития иммунологии.
- •Понятие о клеточных, гуморальных и функциональных механизмах защиты, как единой системе невосприимчивости
- •7. Неспецифические факторы защиты
- •Лекция 7. Антигены. АнтитЕла
- •3. Свойства антигенов
- •6. Структура антител. Классы иммуноглобулинов
- •3. Идиотип-антиидиотипические взаимодействия
- •6. Субпопуляции т –и в – лимфоцитов. Натуральные Киллеры
- •Натуральные килери
- •Лекция 9 теории иммуногенеза. Реакции «антиген-антитело»
- •1. Варианты клеточных взаимодействий
- •2. Первые теории имуногенеза
- •3. Инструктивные и селективные теории
- •4. Клонально-селекционная теория бернета
- •5. Теория п.Ф.Здродовского
- •6. Общая характеристика реакций " антиген-антитело "
- •7.Серологические реакции
- •Реакция агглютинации.
- •Иммуноферментный анализ (ифа).
- •Другие типы реакций антиген-антитело.
- •8. Применение серологических реакций в диагностике
- •Общая характеристика аллергии и ее
- •2.Определение понятий и краткий исторический очерк учения об аллергии
- •3. Классификация аллергических реакций
- •4. Характеристика реакций немедленного
- •5. Характеристика аллергических реакций I - III типов.
- •6. Аллергические реакции IV типа.
- •8. Роль аллергии в иммунитете.
6. Структура антител. Классы иммуноглобулинов
Антитело - белок-иммуноглобулин, вырабатывающийся в ответ на антиген и способный специфически взаимодействовать с антигеном. В научной литературе нередко вместо термина «антитело» часто используется термин «иммуноглобулин». Оба термина в настоящее время все чаще употребляются в качестве синонимов.
Иммунная сыворотка - сыворотка крови, содержащая в большом количестве антитела к определенному антигену. Иммунные сыворотки получают путем введения животным соответствующего антигена. В организме животного вырабатываются антитела на этот антиген, из крови такого животного и получают иммунные сыворотки. Этот процесс называется иммунизация. Иммунные сыворотки применяют для профилактики, лечения и диагностики инфекционных заболеваний.
Антитело - фактор специфического гуморального иммунитета, антигенраспознающая молекула.
Антитела являются специфическими белками-иммуноглобулинами. Молекула иммуноголобулина, независимо от класса, структурно организована по одному плану (рис. 5.2).
Рис. 7.2. СТРУКТУРА иммуноглобулина
Молекула иммуноглобулина состоит из двух типов цепей - тяжелых (Н) и легких (L). Цепи связаны дисульфидными мостиками. Легкие цепи имеют молекулярную массу 20 кДа и наполовину имеют одинаковую первичную структуру независимо от специфичности к антигену. Вторая половина легких цепей - вариабельная, последовательность аминокислотных остатков в ней различна у антител к разным антигенам. Тяжелые цепи (молекулярная масса равна 40 кДа) состоят на 3/4 из константной и на 1/ 4 из вариабельной части.
Активный центр антитела, реагирующий с антигеном, называется “паратопом“. Паратоп образован вариабельными участками легких и тяжелых цепей.
При расщеплении протеолитическими ферментами из молекулы иммуноглобулина образуются либо два, либо три фрагмента. В случае действия пепсина - Fc- и (Fab)2 - фрагмента, папаина - Fc- и 2 Fab- фрагмента.
Fc - фрагмент (англ. Fragment cristalline), кристаллизующийся или константный фрагмент, имеет одинаковую структуру независимо от специфичности иммуноглобулина к атигену. Он образован константными частями двух тяжелых цепей. В области Fс - фрагмента находятся рецепторы к фагоцитам, комплементу, а также участки, определяющие видовую, групповую и индивидуальную антигенную специфичность молекулы иммуноглобулина. Хотя Fc - фрагмент непосредственно не реагирует с антигеном, он определяет биологическую активность иммуноглобулина и его участие в иммунологических реакциях.
Fаb- фрагмент (англ. Fragment antigen binding) - фрагмент, реагирующий с антигеном. Он образован примерно половиной тяжелой цепи и легкой цепью, вариабельные части которых формируют активный центр - паратоп. (Fаb)2 - фрагмент является димером Fаb - фрагмента и имеет два активных центра для связи с антигеном.
Иммуноглобулины по структуре и биологическим свойствам разделяются на 5 классов (табл. 7.1).
Таблица 7.1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ИММУНОГЛОБУЛИНОВ ЧЕЛОВЕКА
Характеристика |
ИЗОТИП ИММУНОГЛОБУЛИНА* |
||||
|
IgG |
IgM |
IgA |
IgD |
IgE |
Средняя концентрация в сыворотке (г \ л) |
14 |
1,5 |
3 |
0,05 |
0,00005 |
Масса (кДа) |
160 |
970 |
160 |
184 |
188 |
Углеводы (%) |
2-3 |
12 |
7-11 |
9-14 |
12 |
Период полураспада (дни) |
21 |
5 |
6 |
3 |
2 |
Тяжелая цепь |
g гамма |
m мю |
a альфа |
d дельта |
e эпсилон |
* Изотип иммуноглобулина определяется типом тяжелой цепи. Различные характеристики иммуноглобулинов также определяются тяжелой цепью. Разновидности тяжелых цепей в пределах класса формируют подклассы.
Иммуноглобулины каждого класса имеют принципиально одинаковую организацию. Они состоят из одного или нескольких мономеров. Мономер содержит характерную для этого класса иммуноглобулинов тяжелую цепь, а легкие цепи (их может быть два варианта - либо обе легкие каппа-цепи, либо лямбда-цепи) у всех классов иммуноглобулинов одинаковые и различаются лишь по отношению к антигену. Кроме того, иммуноглобулины могут содержать дополнительную J - цепь и дополнительные компоненты. Все молекулы иммуноглобулинов гликозилированы, т.е. содержат углеводы.
IgG - основной класс иммуноглобулинов. Структура IgG соответствует вышеописанной. В сыворотке содержится до 80% антител класса IgG. Молекулярная масса их около 160 кДа, это - 7S-антитела, единственный класс антител, проходящий через плаценту и создающий естественный пассивный иммунитет. IgG принимают участие в основных реакциях организма на антиген, могут активировать комплемент и фагоцитоз.
IgM - макроглобулины, их содержание в сыворотке крови составляет 5 - 10 % всех антител. Молекулярная масса IgM около 1000 кДа, это 19S-антитела, они являются пентамерами. Каждый мономер по структуре похож на IgG, но тяжелая цепь этого иммуноглобулина отличается от тяжелой цепи IgG и других иммуноглобулинов. IgM структурно имеет 10 активных центров, хотя одновременно могут быть активными не более 5-ти. IgM ранее всех появляются в филогенезе и при иммунном ответе на антиген. Они высокоактивны, но специфичность их несколько меньше, чем у IgG. Они могут активировать комплемент и фагоцитоз.
IgA - секреторные антитела. Их может быть до 10 % в сыворотке, но основная масса их находится на слизистых оболочках. Молекулярная масса может быть различной - 170-350 кДа (7S - 11S). Содержат секреторный компонент, стабилизирующий молекулу к действию протеолитических ферментов, поэтому IgA сохраняют активность на слизистых дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, мочевыводящих путей. Выполняют исключительно важную функцию в защите организма от инфекционного агента, нейтрализуя микроорганизмы во входных путях. Через плаценту не проходят, но передаются ребенку с молоком матери.
IgE - реагины, кожно-сенсибилизирующие антитела, играют роль в аллергических реакциях. Содержат цитофильный компонент для связи с тучными клетками, базофилами, клетками
IgD - мало изучены. Возможно, принимают участие в аутоаллергических процессах.
IgE и IgD относятся к 7S-антителам, их содержание в сыворотке крови суммарно не достигает и 0,1 %.
Содержание иммуноглобулинов определяют количественно в реакции преципитации в геле по Манчини, для чего применяют наборы иммунных сывороток против тяжелых цепей иммуноглобулинов, по антигенной структуре которых иммуноглобулины различаются. Антигенная структура легких цепей у иммуноглобулинов разных классов одинакова.
7. ЕСТЕСТВЕННЫЕ АНТИТЕЛА
В сыворотке крови всегда присутствуют так называемые нормальные антитела. К ним относятся изоантитела и антитела к микрофлоре, с которой человек сталкивается при жизни. У гнотобионтов обнаруживается сниженное содержание нормальных антител за счет отсутствия выраженного антигенного воздействия микрофлоры. У новорожденного естественные антитела не обнаруживаются, затем постепенно растут титры естественных антител до их стабилизации при созревании иммунной системы организма.
Полагают, что изоантитела к антигенам системы АВ0 - результат иммунизации антигенами микроорганизмов, сходных по структуре с антигенами А и В.
Существует генетическая детерминированность естественных антител - у однояйцевых близнецов наблюдается сходство в титрах нормальных антител. Это связано с тем, что разные антигены у человека могут быть дающими сильный и слабый ответ, что контролируется генетически. При идентичности генотипа у однояйцевых близнецов одинаковым будет и ответ иммунной системы на одинаковые антигены.
Нормальные антитела к микроорганизмам, по-видимому, играют определенную роль в резистентности организма к инфекции, так как могут выполнять опсонизирующую функцию при фагоцитозе на первых этапах взаимодействия возбудителя с макроорганизмом, а также обеспечивать активацию системы
РЕКОМЕНДОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Протченко П.З. Загальна мікробіологія, вірусологія та імунологія. Вибрані лекції: Навч. посібник . – Одеса: Одес. Держ. мед. ун-т, 2002. – 298 с.
2. Пятк³н К. Д., Кривоше¿н Ю.С. М³кроб³олог³я. - К : Высшая школа, 1992. - 432 с.
Тимаков В.Д., Левашев В.С., Борисов Л.Б. Микробиология. - М : Медицина, 1983. - 312 с.
3. Борисов Л.Б., Козьмин-Соколов Б.Н., Фрейдлин И.С. Руководство к лабораторным занятиям по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии / под ред. Борисова Л.Б. – Г. : Медицина, 1993. – 232 с.
4. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: Учебник под ред. А.А.Воробьева. – М.: Медицинское информационное агентство, 2004. - 691 с.
5. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология /ред. Л.Б. Борисов, А.М. Смирнова. - М: Медицина, 1994. - 528 c.
Лекция 7. БИОЛОГИЯ иммунного ОТВЕТА.
1. ФЕНОМЕНОЛОГИЯ ИММУННОГО ОТВЕТА.
Выделяют шесть форм иммунного ответа организма на антиген: синтез антител, формирование ГНТ, ГЗТ, иммунологической памяти, иммунологической толерантности, идиотип - антиидиотипические взаимодействия. Все эти 6 форм фактически сводятся к двум: формированию антиген-реактивных молекул (антител - иммуноглобулинов) и антигенреактивных клеток - сенсибилизированных лимфоцитов c рецепторами, специфичными к антигену.
1.1. Наиболее легко демонстрируется иммунный ответ в форме синтеза антител. Динамика накопления титров антител после первого введения антигена (первичный иммунный ответ) характеризуется следующими закономерностями (рис. 1). Антитела в определенных количествах появляются с 7 дня, максимума титр достигает на 10-15 день, к концу месяца титры антител падают и лишь незначительно превышают фоновые.
Рис. 1. Динамика накопления антител при первичном и вторичном иммунном ответе
При вторичном иммунном ответе титры антител увеличиваются со второго дня, а снижение их происходит значительно медленнее, уровень титров намного выше.
Это - проявление иммунологической памяти - ускоренного и усиленного синтеза антител на повторный контакт с антигеном. Иммунологическая память обусловлена формированием антиген-реактивных Т- и В -лимфоцитов - клеток памяти. Кратковременная иммунологическая память обусловлена обоими типами лимфоцитов, а долговременная память связана преимущественно с Т - лимфоцитами. Долгоживущие клетки памяти могут покоиться более десяти лет без митозов, что подтверждается данными хромосомного анализа лимфоцитов. При культивировании лимфоцитов людей, получавших 10-15 лет назад радиотерапию по поводу анкилозирующего спондилоартроза, в некоторых лимфоцитах были обнаружены настолько грубые хромосомные аберрации, что такая клетка обязательно бы погибла при делении. Значит, часть лимфоцитов сохранялась без деления в течение такого длительного срока, поскольку средняя продолжительность жизни лимфоцита значительно меньше.
Имеет значение вид антигена и его агрегатное состояние. Так, корпускулярный антиген обычно вызывает более длительное антигенное воздействие, чем растворимый антиген. Важен также и способ введения антигена - подкожно или в ток крови. Повышает иммунный ответ введение антигена с адъювантом, например, в смеси со стимулятором Фрейнда. Стимулятор Фрейнда представляет собой смесь вазелинового масла с ланолином и убитыми микобактериями, в которой эмульгируется раствор или суспензия антигена. При введении антигена в стимуляторе Фрейнда происходит медленная резорбция антигена из масляной фазы, что увеличивает продолжительность антигенного воздействия. Микобактерии же стимулируют иммуногенез за счет находящегося в их составе мурамилдипептида. Повышает уровень иммунного ответа и введение антигена, адсорбированного на гидроокиси алюминия (например, на алюминиево-калиевых квасцах) за счет создания депо антигена.
1.2. Практические выводы из такой картины динамики синтеза антител:
- для создания иммунитета вакцину нужно вводить заблаговременно, чтобы успел выработаться иммунитет до начала эпидемии;
- необходимо повторно вводить антиген, используя усиленный синтез антител при вторичном иммунном ответе (например, иммунизация вакциной АКДС вводится трехкратно с перерывом в 1 месяц);
- необходимо использовать адъюванты (вакцины адсорбируют на гидроокиси алюминия - адсорбированные вакцины);
- если организм был ранее иммунизирован, повторное введение вакцины может создать иммунитет в более ранние сроки. Например, при экстренной профилактике столбняка у ранее привитых ограничиваются только введением анатоксина, в то время как непривитым параллельно вводят и готовые антитела в виде противостолбнячной сыворотки.
1.3. Выделяют две фазы синтеза антител: индуктивную и продуктивную.
Индуктивная фаза - первые 24-72 часа, идет усвоение антигенной информации, размножение и дифференцировка клеток. Индуктивная фаза восприимчива к радиации и влиянию цитостатиков - кортизона и других кортикостероидов Продуктивная фаза состоит из двух стадий - клеточная (до 6-х суток после введения антигена) и выделительная (выброс антител в кровоток).
1.4. Иммунологическая толерантность - неспособность иммунной системы отвечать видимой иммунологической реакцией на некоторые антигены. Естественная иммунологическая толерантность имеется к собственным антигенам.
Искусственная иммунологическая толерантность был открыта М.Гашеком и П.Медаваром независимо друг от друга в 1953. На этапе открытия это явление наиболее подробно было изучено П.Медаваром. Классический опыт заключался в следующем. Беременным самкам мышей производили вскрытие брюшной стенки, после чего вводили каждому плоду через стенку матки взвесь клеток селезенки мышей другой линии. После этого брюшную стенку зашивали, беременность продолжалась. Появившимся мышатам спустя некоторое время производили пересадку кожи от той линии мышей, которая была донором селезеночных клеток в описываемом эксперименте. Лоскут кожи приживался так же, как будто это была кожа той же линии мышей - сформировалась искусственная иммунологическая толерантность.
Искусственная иммунологическая толерантность формируется при контакте иммунной системы с антигеном в эмбриональном периоде, однако для ее поддержания, как выяснилось позднее, необходимо сохранение антигена в организме. Когда антиген полностью удаляется из организма, восстанавливается иммунный ответ на этот антиген.
По мнению Бернета состояние иммунологической толерантности связано с удалением соответствующих клонов лимфоцитов под влиянием контакта незрелых клеток с большой дозой антигена. Однако, в настоящее время иммунологическая толерантность рассматривается как активное состояние иммунной системы, обусловленное действием антиген-реактивных Т-супрессоров. Срыв толерантности приводит к развитию аутоагрессии иммунной системы против собственного организма.
Формы иммунного ответов в виде гиперчувствительности немедленного (ГНТ) и замедленного (ГЗТ) типов будут рассмотрены подробно при изложении темы " Аллергия", а идиотип-антиидиотипические взаимодействия - на этой лекции.
2. РЕГУЛЯЦИЯ ИММУННОГО ОТВЕТА.
Иммунный ответ регулируется организмом с помощью различных механизмов. Прежде всего, имеется генетический контроль силы иммунного ответа на определенный антиген. Сила иммунного ответа на антиген А может быть более высокой, а на антиген В - низкой в этом организме, а в другом организме могут быть обратные отношения. Существуют гены иммунного ответа (Ir-гены), связанные с генами главного комплекса гистосовместимости в 6-ой хромосоме. Это - генотипический контроль отвечаемости организма на антиген.
Регулятором силы иммунного ответа является также сам антиген. В определенных пределах чем выше доза антигена - тем сильнее иммунный ответ. Однако, существуют низкодозовая и высокодозовая толерантность (раньше называвшаяся иммунологическим параличом). Имеет значение также характер введения антигена, его агрегатное состояние, кратность введения.
Регулирует иммунный ответ также и его конечный продукт - антитела. Накопление антител приводит к торможению иммунного ответа. Имеет большое значение изотип (классы иммуноглобулинов называют еще изотипами) иммуноглобулинов. Известно, что наличие Ig M стимулирует, а Ig G - тормозит синтез антител. Это обусловлено тем, что Т-лимфоциты-хелперы имеют рецептор к Ig M, а супрессоры - к Ig G. При первичном иммунном ответе вначале идет синтез Ig М, затем идет переключение на синтез Ig G, следовательно, фазность продукции Ig G является и фактором регуляции иммунного ответа. Такая динамика синтеза Ig G и Ig М используется при серологической диагностике - одним из критериев диагноза является синтез антител класса Ig М, наличие только Ig G может свидетельствовать об анамнестической реакции.