15.1. Антигенность живых тел и веществ

Если иммуногенность характеризует вещества и живые тела в целом, то каждое из них (как штамм у микроорганизмов) имеет свои возможности и свои свойства. Таким образом, антигенность - это мера иммуногенности, которая проявляется через конкретный набор антигенных детерминант данного чужеродного агента в данное время. Антигенность, характеризуется степенью или мерой чужеродности конкретных живых тел или веществ на данный отрезок времени.

Как правило, иммунный ответ на разные вещества может быть сильным и выраженным или слабым. Если взять два вещества, например, глицерин и белок, то белок вызывает антителообразование, а глицерин - нет. Два белка, например, альбумин и трансферин также будут разноэффективны. Даже одни и те же вещества или живые тела могут усиливать или утрачивать собственную иммуногенность на данный отрезок времени, что зависит от их местоположения (например, питательная среда, организм и пр.), физико-химического их состояния (дисперсность, растворимость и пр.) на данное время, воздействия разных факторов внешней среды и пр. Это свидетельствует о том, что в определенное время агенты могут иметь вполне конкретную иммуногенную активность или имеют определенную силу, степень или меру чужеродности, т.е. антигенность. Если иммуногенность понятие широкое, на уровне видов и т.д., то антигенность - это характеристика конкретного живого микротела (штамма) или вещества.

Антигенность характеризуется следующими свойствами и качествами конкретных живых микротел и веществ:

1. Молекулярной массой и размером веществ.

Между размерами молекул и иммуногенностью существует прямая зависимость. Это характерно как для белковых, так и полисахаридных соединений. Простые соединения и элементы (медь, свинец, глюкоза, моносахара и пр.) не иммуногенны в силу химической однотипности молекул. Соединения более 8 аминокислот в цепи приобретают антигенность. К протеинам более 10-14 тыс м.м. могут синтезироваться антитела, с повышением массы повышается иммуногенность веществ.

2. Жесткость структуры.

Даже высокая масса некоторых веществ не делает их иммуногенными, например, желатин, у которого отсутствует фиксированная жесткая структура. В белковой молекуле жесткость структуры зависит от ароматических аминокислот (тирозин, фенилаланин, гистидин). Важная роль принадлежит кислотным радикалам. Непременным условием является доступность жестких структур вещества иммунокомпетентным клеткам.

3. Агрегатное состояние веществ.

Известно, что растворимые антигены вызывают менее генерализованный иммунный ответ организма. Наиболее иммуногенны агрегированные белки, нативные клетки, жгутики и др., по сравнению с экстрактами из них или мономерными препаратами.

4. Способность к диссоциации.

Вещества, способные к расщеплению в организме, имеют существенное превышение иммуногенности по сравнению с агентами, которые остаются не диссоциированными - сохраняющими неизменной свою структуру.

Иммуногенность веществ можно как повысить, например, агрегацией - присоединением белковых веществ для увеличения размеров и пр., так и понизить или уничтожить, действуя, например, денатурирующими веществами, формалином, кислотами и пр.

Следует учитывать, что иммуногенность веществ в определенной мере будет зависеть от реакции организма: от генетической способности к иммунному ответу (это показано на животных), от выбора вида теплокровных и т.д. С целью уменьшения степени родства, т.е. уменьшения степени близости между антигенными детерминантами агента и тканями организма.следует соблюдать определенные правила.

Важнейшим свойством антигенности конкретных веществ и живых микротел является способность их взаимодействовать с синтезированными в организме гомологичными антителами. Возможность такого взаимодействия чрезвычайно важна при попадании в организм чужеродных агентов, а также при проведении иммунодиагностических реакций в лабораторных условиях. В основе взаимодействия «антиген-антитело» лежит точное структурное соответствие антигенных группировок активному центру антител, с последующим развитием физико-химических типов взаимодействия. Этот уникальный вид иммунного реагирования.

Специфичность и прочность такого вида взаимодействия определяется авидностью и аффинитетом. Авидность - мера, характеризующая сродство рецепторного участка антител и детерминанты антигена, что определяет их способность к образованию прочного комплекса. Прочность такого соединения зависит от пространственной точности взаимодействующих участков. Для прочности комплекса антиген-антитело имеет также значение и количество активных центров на молекуле антител и детерминант на агенте. Аффинитет- это активность антител в расчете на детерминанту антигена - определение специалистов ВОЗ. Аффинность определяют по скорости связывания антител и характеризуют прочностью соединения, а также определяют пространственной точностью реагирующих участков.

Описанные вещества, обладающие способностью как вызывать иммунный ответ, так и взаимодействовать с синтезированными гомологичными антителами, т.е. проявляющие иммуногенные и антигенные свойства, обозначают как полные антигены или имеющие полноценные свойства.

Гаптены. В настоящее время известны и другие вещества, которые самостоятельно не обладают свойством вызывать синтез антител, но могут специфически взаимодействовать с ними по типу антиген-антитело. Такие вещества не проявляют полноценных антигенных свойств и называются неполноценными антигенами или неполными антигенами или гаптенами. Это липиды, моно- и дисахариды, ДНК, РНК, простые неорганические или органические соединения. Будучи искусственно или естественным образом прикрепленными к белкам гаптены могут стимулировать образование антител. Гаптены были открыты К.Ландштейнером, который изучал простые соединения. Открытие гаптенов имеет большое значение: например, для получения к гаптенной части антител, которые можно применять для тестирования уровня таких соединений в биологических жидкостях (гормоны, лекарства и пр.).

Часть гаптенов при контакте с кожей организма человека могут взаимодействовать с белками кожи. Используя эти белки в качестве шлеппера, гаптены приобретают свойства полноценных антигенов и вызывают образование антител к детерминантной (гаптенной) части такого антигена, а конкретно - кожносенсибилизирующие антитела класса IgЕ. Такие вещества получили название протоантигенов. К ним относятся: соли тяжелых металлов, органические натуральные и синтетические вещества, ароматические амины и эфирные масла растительного происхождения. Все виды гаптенов моновалентны, т.е. имеют одну функционально активную антигенную детерминанту.

Антигенные свойства могут проявлять бактерии, вирусы, простейшие, микробные и растительные токсины, осколки микробов, экстракты из микробов, белковые вещества, экстракты гельминтов, яды змей и пчел, полисахариды микробного происхождения, собственные клетки тканей, вышедшие из-под генетического контроля и т.д.

Виды антигенной специфичности.

Антигенная специфичность – это сложное явление, раскрытие которого еще не завершено. В целом, характер антигенных связей живых тел и веществ можно оценивать двумя основными позициями: с точки зрения связи антигенных детерминант между собой и их отношения к антисывороткам. В первом случае появляются две характеристики антигенных связей: идентичность и гетероспецифичность (детерминанты могут быть общими на одном или на разных микробах, во втором случае разные детерминанты могут находится на одной клетке или на разных клетках). С помощью второй оценки появляются такие связи как гомологичность и гетерологичность (антисыворотка к одному агенту реагирует с идентичными детерминантами на другом агенте – это гомологичность, во втором случае антисыворотка к одному агенту не реагирует с антигенными детерминатами иной специфичности на другом агенте).

На основе таких основных характеристик детерминантных взаимоотношений разных агентов, можно строить и другие примеры, которые не отличаются оригинальностью, но могут помогать в практической работе, например, бактериологам. Приводим основные характеристики антигенных связей агентов и некоторые частные специфичности.

Примеры разновидности специфичности микробов и других агентов::

1. Гетерологичная специфичность – это наличие разных антигенных детерминант на поверхности одного агента или разных агентов, по которым различаются виды, группы организмов или штаммы. Такая разобщенность определяется индивидуальной (разной) специфичностью нескольких наборов антигенных детерминант. Антисыворотка к одному из агентов не реагирует с другими агентами (например, разногрупповые О-антигены сальмонелл, О-, К-, М-, Vi-антигены и пр. на одном или разных агентах).

2. Идентичная специфичность – это общая (единая, сходная) специфичность антигенных детерминант на разных микроорганизмах или органах теплокровных (например, антиген Форсмана – на эритроцитах разных видов животных, внутригрупповые О-антигены сальмонелл и пр.). Антисыворотка к одному из агентов будет реагировать с идентичными детерминантами на других агентах.

3. Гомологичная специфичность – это общность разных по природе структур, которые могут взаимодействовать друг с другом по типу антиген-антитело. Это гомологичные (комплементарные) специфичности детерминант микроба и активных центров антител, взаимодействующих между собой.

4. Родовая специфичность – это специфичность видов данного рода (например, родовая принадлежность микроорганизмов), по которой они отличаются от других родов.

5. Видовая специфичность – это специфичность вида организма (например, микробов), за счет которой они отличаются от других видов данного рода.

6. Групповая специфичность – это специфичность группы особей внутри вида (например, групповая принадлежность лептоспир и пр.).

7. Типоспецифичность – это специфичность групп микробов внутри вида как сероваров.

8. Органная специфичность – это специфичность органов, общая для разных видов теплокровных (сыворотка против печени овцы реагирует с детерминантами печени лошади, человека и пр.).

9. Стадиоспецифичность – это временно появляющаяся специфичность, например, на определенных этапах эмбрионального развития плода (α-фетопротеин).

10. Патологическая специфичность – это появление новых антигенных детерминант, например, на коже при разных патологических состояниях (ожоги, облучения, отморожения и пр. воздействия, приводящие к нарушению рецепторного равновесия в организме).

Антигенная структура микробной клетки

Все микроорганизмы на поверхности клетки представлены сложным по специфичности комплексом антигенных детерминант. Каждый из микроорганизмов содержит наборы антигенных детерминант, имеющих родовую, видовую, групповую, типовую и штаммовую принадлежность. Основной набор индивидуально-видовых антигенов находится на клеточной стенке микроорганизмов: белки и полисахариды более глубоких слоев клетки все более утрачивают индивидуальную специфичность.

Основной соматический антиген микробов - термостабильный липопротеиновой природы «О-антиген», выдерживающий нагревание до 120^о С . Некоторые вирулентные микробы, например, брюшнотифозный, лептоспиры содержат термолабильный, белковой природы «Ви-антиген» (Vi).

Подвижные микробы, имеющие жгутики, содержат термолабильный, белковой природы жгутиковый «Н-антиген», разрушающийся при 56-80^о С.

Микробы, имеющие капсулу (сальмонеллы серовара паратифа В, клебсиеллы и др.), содержат капсульный «К-антиген», состоящий из сложных полисахаридов.

Поверхностные антигены микробов, как и капсульные, обозначают как «К-антиген» (эшерихии). Их раличают как термолабильные (L, В) и термостабильные (А, М) антигены.

Если рассмотреть антигенную структуру микробной клетки, то она окажется достаточно мозаичной. В микробной клетке как обычно содержится несколько различных комплексов, проявляющих антигенность. Например, сальмонеллы включают 0-, Н-, К-антигены. Сальмонеллы серовара паратифа А имеют следующую О-антигенную формулу: 01, 2, 12, серовара паратифа В- 01, 4, 5, 12 и пр. По Н-антигену имеются разновидности: антигены специфические, обозначаемые латинскими буквами (a, b, i и др.), и общие антигены, обозначаемые арабскими цифрами, например, 1,2. 1,5. 1,6 и др. Капсульные антигены - К-, Ви- и М. Таким образом, антигенная структура бактерий, например, рода сальмонелл серовара паратифа А содержит представителей нескольких комплексов антигенных детерминант 01,2,12.На,1,5, серовара тифи (возбудителя брюшного тифа) - 09, 12,Vi или сальмонеллы серовара зенфтенберг - О1,3,19.Нg,s,t и т.д.

Стрептококки по С-антигену поделены на серогруппы с обозначением их от А до V, содержат Т-антиген белковый, Р-антиген нуклеопртеидный, М-антиген и др.

Токсины микробов также имеют антигенные свойства. Различают токсины A, B, C, D, E, F и другие, белковой природы, термолабильные. При действии на токсины формалином получают анатоксины, которые утратили вирулентность, но обладают иммуногенностью.

У микробов антигенными свойствами обладают: клетка в целом, реснички (пили), клеточная стенка, цитоплазма, капсула, токсины, жгутики, ферменты, липополисахаридные, белковые и тейхоевые экстракты микробов.