Міністерство охорони здоров’я України

Горлівське медичне училище

Методична розробка позааудиторної

самостійної роботи студентів № 4

Тема:

“Природа і структура антигенів та антитіл”

Навчальний предмет “Мікробіологія”

Спеціальність: 5110102 “Сестринська справа”

Курс: 1

Семестр: 2

Кількість годин: 2

I.Актуальність теми.

На сьогоднішній день імунологія є ведучою й дуже розвинутою наукою. Без розуміння структури, природи й функцій антигенів й антитіл неможливо зрозуміти закономірність розвитку імунітета.

II.Навчальні цілі.

1.Знати:

1. Поняття “антиген”, “імунітет”, “гаптен”, їх природу та властивості;

2. Антигени м/о;

3. Поняття “антитіла”, їх структуру;

4. Фізико-хімічні властивості Ig.

III.Міжпредметні зв’язки.

Дисципліна	Знати
Забезпечуючі 1.Медицинська біологія 2.Біохімія	Білки крові Білки крові
Забезпечувальні 1.Педіатрія 2.Основи мікробіології 3.Медсестринство при інфекційних хворобах	Профілактичні щеплення Імунітет. Вакцини, сироватки, імуноглобуліни. Специфічна профілактика інфекційних хвороб.

IV.Матеріали до аудиторної самостійної роботи.

Зміст теми

Антигени – це генетично чужорідні речовини природного або синтетичного походження, які при попаданні в організм спричинюють специфічну імунну реакцію. Імунна реакція на антиген може проявлятися:

• Синтезом специфічних антитіл і сенсибілізованих лімфоцитів;

• Формуванням клітин імунної пам’яті;

• Формуванням імунологічної толерантності.

Антигени характеризуються двома властивостями:

• Антигенністю – здатністю спричинювати синтез специфічних антитіл і сенсибілізованих лімфоцитів;

• Специфічністю – здатністю взаємодіяти тільки з тими антитілами та сенсибілізованими лімфоцитами, які утворилися під їх впливом.

Антигенами можуть бути речовини будь-якого походження: органічного (мікробного, рослинного, тваринного) і неорганічного. До складу антигенів входять білки, полісахариди або їх комплекси (глікопротеїди, ліпопротеїди, нуклеопротеїди). За здатністю проявляти антигенні властивості розрізняють:

• Повноцінні антигени – речовини, які характеризуються двома властивостями (антигенністю і специфічністю);

• Неповноцінні антигени (гаптени) – речовини, які здатні проявляти антигенність тільки після прикріплення до молекул білка або іншого повноцінного антигену.

Гаптени мають одну властивість – специфічність, тобто здатність взаємодіяти з тими антитілами, які утворилися під впливом (після їх прикріплення до молекули-носія).

Повноцінний антиген складається з молекули-носія (високомолекулярні білки, полісахариди) і детермінантної групи (епітоп), яка обумовлює специфічність.

Антигени мікробної клітини. Мікробні клітини мають складний хімічний склад, тому являють собою комплекс антигенів. Антигенні властивості мають джгутики, капсула, клітинна стінка, цитоплазматична мембрана, рибосоми, токсини, ферменти, компоненти цитоплазми. У практичній мікробіології використовують основні види мікробних антигенів. О-антигени (соматичні) за хімічним складом є ліпополісахаридопротеїновим комплексом. Вони містяться в клітинній стінці, термостабільні, витримують температуру 80-100ºС. К-антигени (капсульні) складаються з полісахаридів, розміщені більш поверхнево, ніж О-антигени, частіше в клітинній стінці, рідко – в капсулі. К-антиген у деяких м/о містить компоненти А, В, L, M і Vi. Компоненти В, L і Vi термолабільні (руйнуються за температури 60-80ºС), а компоненти А та М – термостабільні. Н-антигени (джгутикові) – це білки. Вони термолабільні. Протективні антигени не є компонентами мікробної клітини, вони синтезуються в спеціальних середовищах або в тканинах ураженого макроорганізму і характеризуються високою імуногенною активністю. Такі антигени виявлено в бацил сибірки, збудників коклюшу, бруцельозу та туляремії.

Антигени вірусів. Антигени простих вірусів за хімічним складом є нуклеопротеїдами, які здатні розчинятися. Тому їх називають S-антигенами. Антигени складних вірусів поділяють на дві групи:

1. антигени, що зв’язані з нуклеокапсидом;

2. антигени, що зв’язані з поверхневою оболонкою – суперкапсидом.

Антитіла – це білки сироватки крові, які утворюються у відповідь на потрапляння в організм антигенів і здатні специфічно взаємодіяти з ними.

Під час електрофорезу антитіла мігрують у складі сироваткових білків гамма-глобулінів, тому раніше їх називали гамма-глобулінами. У міжнародній класифікації антитіла названо імуноглобулінами. Їх позначають символом “Ig”. За хімічним складом імуноглобуліни є глікопротеїдами. Вивчення модулярної структури засвідчило, що вони неоднорідні і відрізняються молекулярною масою, вмістом вуглеводів та іншими ознаками. Тому всі інші імуноглобуліни поділяються на 5 класів: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD.

Молекули імуноглобулінів побудовані за одним типом (мал. 12). Вони складаються з двох ідентичних легких (L) ланцюгів (від англ. light – легкий) і двох ідентичних важких (Н) ланцюгів (від англ. heavy – важкий). Усі чотири ланцюги з’єднуються між собою ковалентно дисульфідними звязками. За допомогою ферментного розщеплення (папаїн) молекула імуноглобуліну розпадається на 3 фрагменти: два Fab-фрагменти (від англ. fragment antigen binding – фрагмент, що зв’язує антиген) і один Fc-фрагмент (від англ. constant– постійний). Ці фрагменти утворюються внаслідок розриву пептидних зв’язків у шарнірній ділянці молекули.

Fab-фрагмент утворений за рахунок варіабельних частин (доменів) легкого і важкого ланцюгів. У ньому є активний центр (щілина між L- і Н-ланцюгами). Специфічність активного центру залежить від послідовності амінокислотних залишків, що входять до складу варіабельних доменів (їх близько 100-110 у кожному домені). Оскільки можлива безліч комбінацій послідовності розміщення амінокислот, то існує велика кількість (не менше ніж 10º) різних за специфічністю активних центрів.

Fc-фрагменти є постійними ідентичними структурами для одного класу антитіл. Вони обумовлюють загальні властивості: здатність фіксуватися на білках комплементу, мембранах клітин (В- і Т-лімфоцитів, макрофагів, тканинних базофілів). У межах Fc-фрагменту локалізуються епітопи (антигенні детермінанти), які визначають індивідуальну антигенну специфічність даного імуноглобуліну.

Властивості імуноглобулінів. IgG і IgE являють собою мономери, тобто складаються з двох L-ланцюгів і двох Н-ланцюгів. IgA можуть існувати як мономери, димери, тетрамери. IgM – пентамери. Мономери здатні з’єднуватися між собою за допомогою J–ланцюга (від англ. joining – сполучення). Імуноглобуліни-мономери мають по два активні центри, тому вони двовалентні. Кожний активний центр (Fab-фрагмент) зв’язує один епітоп (детермінанту) полівалентного антигену, внаслідок чого утворюється структура у вигляді сітки, яка випадає в осад. Такі антитіла називають повними. Але серед мономерних імуноглобулінів є такі, в яких один активний центр заблокований (причина цього явища невідома).Такі антитіла є одновалентними. Сполучаючись із детермінантою антигену, вони не здатні утворювати імунні комплекси у вигляді сітки, тому результат взаємодії цих антитіл з антигеном залишається невидимим (низькомолекулярний комплекс). Такі антитіла називаються неповними. У сироватці крові їх виявляють за допомогою реакції Кумбса. Імуноглобуліни характеризуються різною авідністю, тобто здатністю швидко і міцно зв’язуватися з молекулою антигену.

IgM (6-13%) синтезуються в організмі плода першими (8-10-й тиждень). Одна їх частина міститься в крові, а друга фіксується на мембрані В-лімфоцитів, формуючи клони зрілих В-лімфоцитів. Високий вміст IgM у сироватці крові новонародженого свідчить про внутрішньоутробну інфекцію. Вони також першими синтезуються в організмв при попаданні антигену (первинна імунна відповідь). Високий вміст IgM у сороватці крові хворого до одного антигену свідчить про наявність гострої інфекції. IgM мають високу авідність. При взаємодії з антигенами зумовлюють їх аглютинацію (склеювання),преципітацію (утворення осаду), зв’язують комплимент. До IgM відносять нормальні антитіла сироватки крові, у тому числі α- та β-гемаглютиніни, за якими визначають групу крові. Не проходять через плаценту. З IgM пов’язаний імунітет проти кишкових інфекцій, тому новонароджені беззахисні перед ними. Нестача IgM компенсується за рахунок надходження в організм дитини IgA й IgG з молоком матері. Ось чому важливо годувати дитину материнським молоком.

IgG (70-80%) утворюються на висоті імунної відповіді, а більш інтенсивно – при вторинній імунній відповіді. Високий вміст IgG у сироватці крові хворого до одного антигену свідчить про період реконвалесценсії. IgG мають високу авідність, є єдиним класом імуноглобулінів, які проходять через плаценту в організм плода і обумовлюють природний пасивний імунітет. Після народження дитини їх кількість зменшується, а потім (через 9-4 міс) починає збільшуватися за рахунок синтезу власних антитіл. Більшість IgG утворюють клітини імунної пам’яті, тому зберігаються в організмі роками, обумовлюючи тривалий активний імунітет. IgG нейтралізують віруси, токсини, зв’язують комплемент, активують фагоцити. 52% їх міститься в сироватці крові, 48% - у тканинній рідині. До IgG відносять Rh-антитіла (антирезусні), які можуть зумовлювати серологічний конфлікт між організмом матері та плода.

IgA становлять 6-13% від усієї кількості імуноглобулінів. За будовою молекул розрізняють сироватковий (15-20%) і секреторний IgA (80-85%). Сироватковий IgA – це мономер, а секреторний – димер (рідко тетрамер).

Сироватковий IgA не спричинює аглютинацію та преципітацію антигену, не активує комплемент. Він лізує антиген за наявності лізоциму та комплементу, нейтралізує віруси та токсини. Секреторний IgA (sIgA) синтезується в клітинах секреторного епітелію кишок, верхніх дихальних шляхів, сечово-статевої системи, ротової порожнини та ін. Він постійно міститься в слині, сльозах, носовому секреті секреті, травних соках, молозиві (найбільша концентрація – 1Ю5 г/л) і поті, обумовлюючи місцевий імунітет, оскільки запобігає адгезії мікроорганізмів на епітеліальних клітинах. sIgA – основний фактор захисту організму від вірусів. Значення цього імуноглобуліну в забезпеченні місцевого імунітету виключно велике, оскільки загальна площа поверхні слизових оболонок складає кілька сотень квадратних метрів. Від сироваткового IgA він відрізняється не тільки молекулярною масою, а й тим, що зв’язаний із секреторним компонентом (білком бета-глобуліном), який захищає sIgA від руйнування протеазами слизових оболонок.

IgE (0,002%) синтезуються в шкірі, лімфоїдній тканині дихальних шляхів, кишок і інших слизових оболонок. Вважають, що вони забезпечують місцевий імунітет. У сироватці крові їх дуже мало. Оскільки Fc-фрагмент у IgE на один домен більший, ніж у інших імуноглобулінів, він здатний адсорбуватися на мембрані тканинних базофілів (тучних клітин), тобто клітин, які містять біологічно активні речовини. Ці імуноглобуліни беруть участь в алергічних реакціях негайного типу, тому їх називають реагінами. Концентрація IgE зростає при бронхіальній астмі, екземі, полінозах, алергічному риніті.

IgD (1%) поряд з IgM є головним мембранним рецептором зрілих В-лімфоцитів, які формуються ще в ембріональний період. За будовою він подібний до IgG, але не проходить через плаценту, не зв’язує комплемент. Він міститься переважно в крові, проте в спинномозковій рідині його більше, ніж імуноглобулінів інших класів (5-7 мг/л). Збільшення титру IgD спостерігається при імунодефіцитних станах і алергічних хворобах, під час вагітності. Біологічна роль його остаточно не з’ясована.