Кон'юговані антигени

Кон'юговані антигени – антигени модифікованиі тими чи іншими хімічними групами природних високомолекулярних сполук. Використовуючи метод кон'югованих антигенів, К. Ландштейнер показав, що імунну відповідь індукує не складна білкова молекула в цілому, а окремі її угруповання або прості хімічні групи, кон'юговані з білком. Приєднання гаптенів. Приєднання до білка за допомогою хімічних зв'язків гаптенових груп та введення в молекулу білка простих хімічних груп змінює їхні антигенні властивості: Попередня специфічність при цьому змінюється або зникає При цьому кон'юговані антигени індукують синтез антитіл, здатних реагувати з введеними хімічними групами, які є детермінантами специфічності антитіла проти кон'югованого гаптену реагують з ним, якщо він кон'югований також з іншим білком. Для кон'югації антигенів як макромолекулярні носії можна використовувати білки, синтетичні поліпептиди, глікопротеїни, поліцукриди. У складі білків міститься велика кількість функціонально активних груп, до яких можуть ковалентне приєднуватися гаптени. Це сульфгідрильні групи цистеїну, карбоксильні групи аспарагінової й глутамінової амінокислот, залишки фенолу в тирозині, бензолу у фенілаланіні, імідазолу в гістидині, вільна та С-кінцева аміногрупи в лізині. Гаптени зв'язуються з носіями через аміно- і гідроксильні групи амінокислот та через залишки ароматичних амінокислот.Оскільки в низькомолекулярних сполуках немає функціональних груп, що зв'язуються з білком, то їх вводять хімічним шляхом, перетворюючи низькомолекулярні сполуки на високореакційні похідні, які набувають здатності утворювати ковалентний зв'язок із залишком амінокислоти в молекулі білка. Такими сполуками є ангідриди, азиди, імідоефіри, ізоціанати та ізотіоціанати, солі діазонію, альдегіди, кетони. Положення і стереохімічні ознаки детермінанти. Антигенність речовин змінюється зі зміною просторового розміщення поверхневих груп. Специфічність антитіл виявляється щодо положення кислотної групи в кільці: сироватка, отримана до гаптену, який містить карбоксильну групу в мета-положенні, не реагує або слабко реагує з гаптеном, що містить ту саму групу в пара-положенні Антигенна специфічність залежить також від стереохімічних ознак і змінюється зі зміною просторового розміщення детермінанти щодо атома карбону: право- і лівоположення, альфа- і бета-ланцюги глікозидів, положення груп -Н і -ОН після інверсії. положення груп, що заміщуються в ароматичному кільці, має більше значення для прояву антигенності, ніж їхня хімічна природа. Дослідження кон'югованих антигенів показали, що роль антигенних детермінант виконують хіміоспецифічні групи азобілків і що серологічна специфічність значною мірою визначається ізомерною формою та жорсткістю детермінантних груп. При цьому антитіла зв'язуються не з усією молекулою антигену, а лише з її невеликою частиною, що розміщена на поверхні і виконує роль антигенної детермінанти. Дві різні детермінанти, приєднані до того самого носія, індукують синтез антитіл різної специфічності. Кінцеві угруповання в детермінанті. Використовуючи азопротеїни, синтезовані з дипептидів, було доведено, що антигенна специфічність залежить від того, яка амінокислота знаходиться на кінці пептидного ланцюга. Однак на антигенну специфічність може впливати й передостання амінокислота пептиду. Еритроцити барана, ацетоацетильовані й окиснені перйодатом, втрачають здатність індукувати реакції клітинного імунітету. Після обробки тим самим методом клітин асцитної пухлини Еріха підвищується здатність їх індукувати протипухлинний імунітет і гальмувати ріст пухлини. Сироваткові білки, кон'юговані з етоксіетиленфенілазалоном, втрачають здатність стимулювати синтез антитіл при збереженні здатності індукувати реакції клітинного імунітету.

НОСІЙ.

Кон'югований антиген складається з двох частин: високомолекулярного носія і низькомолекулярного детермінантного угруповання. Носієм є білок або поліцукриди, а детермінантами специфічності — різні прості угруповання: радикали кислот, олігопептиди, олігоцукриди та ін. Антиген з невідокремлюваною від носія детермінантою називають однокомпонентним, а з відокремлюваною — двокомпонентним. В індукції імунної відповіді має значення як антигенна детермінанта, так і носій, що пов'язано з участю в індукції клітин, які реагують на носій. Вільний гаптен блокує вторинну стимуляцію лімфоїдних клітин гаптен-білковим кон'югатом. Роль носія не обмежується здатністю індукувати імунну відповідь до гаптену. Носій бере також участь у реакціях антиген —антитіло. Доказом цього є необхідність збільшення дози гаптену в 1000 – 10 000 разів для виявлення імунних реакцій in vitro при кон'югації того самого гаптену, але з іншим носієм. Роль носія, очевидно, полягає в тому, що він стабілізує стереохімічну структуру детермінанти в положенні, найвигіднішому для зв'язування з рецепторною зоною антитіл. Для виконання своїх функцій носій повинен мати певні мінімальні розміри, тобто скаладатися з певної кількості мономерів (амінокислот чи моноцукридів). Так, носій, що складався з 12 амінокислот, забезпечував стимуляцію В-клітин, синтез антитіл і переключення синтезу IgM на IgG, тоді як носій, до складу якого входило тільки 9 амінокислот, індукував лише клітинну проліферацію без диференціювання. Ефективність імуногенної дії визначається молекулярною масою носія, щільністю епітопів на його молекулі та міцністю зв'язку епітопів з носієм. Підвищення як імуногенної, так і толерогенної дії кон'югатів спостерігається зі збільшенням кількості гаптенів на одну молекулу-носій У разі дуже високої епітопної щільності з кон'югованими гаптенами діє вже не імуногенно, а толерогенно. По суті, поняття гаптену і носія умовне, оскільки та сама структура в багатьох випадках може бути як гаптеном, так і носієм

ЛОКАЛІЗАЦІЯ І ЗМІНИ АНТИГЕНІВ У ТКАНИНАХ.

Проникнення антигенів в організм.

Віруси, бактерії, гриби, найпростіші мають змогу долати фактори природного захисту макроорганізмів. У процесі еволюції у вищих тварин виник специфічний імунітет, що забезпечує захист проти будь-якого виду мікроорганізмів. Цей механізм ґрунтується на принципі комплементарності макромолекулярних біополімерів мікробів і макроорганізму, які взаємодіють,

забезпечуючи продукцію специфічних захисних субстанцій проти сотень тисяч, а, можливо, й мільйонів чужорідних структур. Чужорідні субстанції виявляють свої антигенні властивості, як правило, при потраплянні в організм парентеральним шляхом, оскільки речовина зберігає специфічну чужорідну хімічну структуру лише тоді, коли вона не зазнає ферментативного руйнування. Надходячи в організм через рот, білки та поліцукриди зазвичай розщеплюються пепсином, трипсином, амілазою та іншими ферментами порожнини рота і травного каналу до простих, не антигенних сполук. Однак антигенні властивості можуть зберігатися за умови швидкого всмоктування речовини до її розщеплення травними ферментами. Крізь слизові оболонки травного каналу і верхніх дихальних шляхів у кров проникають бактерії та інші види мікроорганізмів. У внутрішнє середовище організму мікроби потрапляють, проникаючи в міжклітинники самостійно, разом із фагоцитами, що їх поглинули, крізь пошкоджений епітелій і ходи в епітелії. В експериментах на гвінейських свинках показано, що мікробні клітини живого вакцинного штаму бацили чуми через кілька годин після пероральної імунізації виявляються у

власному шарі слизової оболонки травного каналу, а через чотири — в регіонарних лімфатичних вузлах. Проникність слизових оболонок для мікробів залежить від фізіологічного стану макроорганізму і біологічної активності певного виду або штаму мікробів. Крізь слизову оболонку

кишок у деяких випадках у кров можуть також всмоктуватись, не втрачаючи антигенних властивостей, білки й поліцукриди рослинного походження.

Антигени проникають у клітини завдяки фаго- або піноцитозу ретикулярними клітинами, макрофагами.

Персистенція антигенів. Застосування специфічних антитіл, пофарбованих флуоресцентними барвниками, та антитіл, мічених радіоактивними мітками або феритином з наступною люмінесцентною та електронною мікроскопією і ауторадіографією, дає змогу зробити висновок про наявність у клітинах і тканинах антигенів. Білкові антигени, кількість яких поступово зменшується,

зберігаються в крові протягом 2 — 3 тижнів, а в тканинах внутрішніх органів — від кількох місяців до двох років. За допомогою зазначених методів установлено, що введений в організм антиген зазнає різних змін.

Збереження антигену в організмі залежить від його молекулярної маси, характеру діючих на нього ферментів, стану макроорганізму. Персистенція антигенів протягом тривалого часу, можливо, зумовлена зв'язуванням їх у тканинах з речовинами, період напіврозпаду яких становить кількасот

діб. Такою речовиною може бути колаген сполучної тканини. Наприклад, капсульний поліцукрид стрептокока пневмонії тривалий час зберігається в тканинах експериментальних тварин через відсутність у тканинах ферментів, що його розщеплюють. У зв'язку з цим імунна відповідь на поліцукрид не формується і він виявляє толерогенний вплив. При введенні тваринам бактеріального ферменту, який розщеплює поліцукриди, на нього спостерігається імунна відповідь. Розчинні білки не поглинаються макрофагами, внаслідок чого вони циркулюють У крові до появи

індукованих ними антитіл. Після появи антитіл між комплексами антиген — антитіло, що утворилися, відбувається фагоцитоз, внаслідок чого досягається елімінація розчинних білків. В імунізованому організмі завдяки дії специфічних антитіл антиген швидко руйнується і виводиться. Мічений радіоактивними мітками білковий антиген і антитіла видаляються повільніше, ніж

комплекс антиген —антитіло.

Локалізація. Розподіл антигену в організмі залежить від місця чи способу його введення. При внутрішньовенному введенні антиген спочатку потрапляє в легені, де частина його затримується. Потім з течією крові антиген надходить у серце і розноситься по всьому організму. Найбільша кількість його накопичується печінці, нирках, кістковому мозку, селезінці, оскільки в цих органах міститься найбільше макрофагів. Після підшкірного введення антигени накопичуються в реґіонарних лімфатичних вузлах. Фіксація

парентеральне введеного антигену спостерігається в макрофагах мозкової речовини лімфатичних вузлів, де він розщеплюється в лізосомах макрофагів. Антиген виявляється в цитоплазмі, мітохондріях, лізосомах, мікросомах макрофагів. У невеликій кількості антиген може тривалий час

зберігатися в адсорбованому стані на мембранах допоміжних клітин у лімфоїдній системі. У цьому стані антиген може зв'язуватися з рецепторами на лімфоцитах та індукувати імунні реакції. Такий механізм може мати значення в регуляції інтенсивності імунної відповіді. Специфічні антитіла сприяють локалізації антигену в лімфоїдних фолікулах, де він впорядковано розподіляється у лімфоїдній тканині. У зародкових центpax лімфатичних вузлів і селезінки локалізуються комплекси антиген — антитіло та агреговані молекули γ-глобуліну. Плазмоцити і лімфоцити, як правило, вільні від антигену, але його виявляють у цитоплазмі цих клітин при введенні у великих кількостях. Антиген накопичується у цитоплазматичних відростках

ретикулярних клітин центрів розмноження там, де ці відрості контактують з лімфоцитами. Фіксація флагелярного антигену відбувається переважно на мембранах довгих відростків ретикулярних клітин. При внутрішньошкірному введенні антиген надходить у дренуючі реґіонарні лімфовузли. Антигени,

що проникають через травний канал і верхні дихальні шляхи, потрапляють у лімфатичні тканини слизових оболонок, де індукують синтез IgE і IgA.

Процес елімінації антигену з організму поділяють на три фази.

Перша фаза. Після введення в організм розчинний антиген розподіляється між судинними та міжтканинними порожнинами лімфоїдної тканини внаслідок дифузії. Корпускулярні антигени в тканини не дифундують, а поглинаються фагоцитами.

Друга фаза. Катаболізм антигену триває протягом кількох днів і залежить від наявності в організмі хазяїна ферментативних систем для деструкції цього антигену. Полімери з D-амінокислот та деякі поліцукридні субстанції зберігаються в організмі протягом тривалого часу.

Третя фаза — імунна елімінація. Після появи антитіл до антигену в крові утворюються комплекси антиген — антитіло, які фагоцитуються і зазнають катаболізму. Залежно від особливостей антигену, антитіл та метаболічної активності макроорганізму антиген може перебувати в організмі протягом

тижнів, місяців і навіть років. Процес дезінтеграції антигенів здійснюється ферментами клітинних лізосом, основною фізіологічною функцією яких є внутрішньоклітинне травлення часточок, що потрапляють у клітини

внаслідок фаго-або піноцитозу.