Вопрос 77

Антигены - это вещества, способные вызывать на себя различные иммунные реакции.       Антигены – одно из ключевых понятий в современной иммунологии. Близким является понятие аллерген (это антиген, вызывающий на себя иммунную реакцию по типу аллергии).       В соответствии со своими характеристиками антигены разделяют на инфекционные и неинфекционные, растворимые и нерастворимые, естественные и искусственные.       По своему генетическому происхождению выделяют три основные типа антигенов. 1. Аутоантигены.      Вызывают аутоиммунные реакции. То есть это

антигены собственного организма. Они могут быть первичными, отделенными от иммунной системы гистогематическими барьерами и вызывающими иммунный ответ после их повреждения, и вторичными, вызывающими на себя иммунный ответ только после изменения своих свойств в результате тех или иных патологических процессов. К первичным аутоантигенам относят хрусталик глаза, ткань головного мозга, коллоид щитовидной железы, тестикулярную ткань. 2. Изоантигены.      Это различные антигены, различающиеся между особями одного биологического вида. Так, к изоантигенам относят группы крови (система АВО) человека. 3. Ксеноантигены.      К ним относятся антигены, различающиеся между представителями различных биологических видов, например антигены, различающиеся между человеком и лошадью.       Кроме того, в зависимости от способности вызывать иммунный ответ, антигены разделяют на полные и неполные (гаптены). Полные антигены обладают способностью самостоятельно вызывать сенсибилизацию и индуцировать развитие иммунного ответа. К полным антигенам относят белки, полисахариды, гликопротеиды, липополисахариды, нуклеопротеиды, полипептиды.       Гаптены это вещества, способные вызывать иммунный ответ, только соединяясь с молекулой носителем.       Любой антиген должен обладать следующими свойствами: 1. Чужеродность 2. Антигенность 3. Специфичность 4. Иммуногенность       В молекуле полного антигена различают две функционально различные единицы: антигенная детерминанта (эпитоп) и носитель.       Антигенная детерминанта (эпитоп) – это участок антигена, непосредственно на который и развивается иммунный ответ. На поверхности одного антигена может быть несколько эпитопов. Соответственно, на один и тот же антиген может вырабатываться несколько различных клонов антител.       Иммунологическая специфичность антигенов изменяется при изменении их химического состава и строения. Замена одной-двух аминокислот в составе полипептидной цепи молекулы белка или концевых аминокислот часто достаточно, чтобы молекулы различались в антигенном отношении. Антигенная специфичность белка зависит и от его вторичной и третичной структуры. Количество эпитопов на поверхности антигена определяется понятием валентность антигена.       Носитель – это участок антигена, несущий на себе эпитопы и не вызывающий развитие иммунных реакций. Носителями в молекулах естественных антигенов чаще всего являются белки и полисахариды, а также липополисахариды и нуклеиновые кислоты. В искусственных антигенах роль носителей выполняют органические полимеры (синтетические полипептиды, полисахариды, полиэлектролиты и др.).       Молекулярная масса антигена является признаком антигенности. Она должна быть, как правило, больше 10000 Дальтон. Большинство антигенов, особенно антигены белковой природы, имеют достаточно высокий молекулярный вес. Наименьшая молекулярная масса вещества, необходимая для проявления антигенности, составляет 1000 дальтон.

Вопрос 78. Антиген — это биополимер органичес­кой природы, генетически чужеродный для макроорганизма, который при попадании в последний распознается его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение.

Строение антигена: носитель + эпитопы (Антигенная детерминанта – отличительная часть молекулы антигена, обуславливающая специфичность АТ и эффекторных Т- лимфоцитов при иммунном ответе). Количество эпитопов определяет валентность АГ. Эпитоп комплементарен активному центру АТ или Т-клеточному рецептору.

1. Различают линейные, или секвенциальные, антигенные детерминанты (например, пер­вичная аминокислотная последовательность пептидной цепи) и поверхностные, или конформационные (расположенные на повер­хности молекулы антигена и возникшие в результате вторичной или более высокой конформации).

2. Кроме того, существуют конце­вые эпитопы (расположенные на концевых участках молекулы антигена) и центральные.

3. Определяют также «глубинные», или скрытые, антигенные детерминанты, которые проявля­ются при разрушении биополимера.

Структура и состав эпитопа имеют кри­тическое значение. Замена хотя бы одного структурного элемента молекулы приводит к образованию принципиально новой анти­генной детерминанты с иными свойствами. Нужно также отметить, что денатурация при­водит к полной или частичной потере анти­генных детерминант или появлению новых, при этом теряется специфичность антигена.

Так как молекулы большинства антигенов имеют довольно большие размеры, в их струк­туре определяется множество антигенных де-терминант, которые распознаются разными по специфичности антителами и клонами лимфоцитов.

2. Свойства антигенов

Антигены обладают рядом характерных свойств:

1.антигенностью,

2.специфичностью

3.иммуногенностью.

По происхождению различают

-экзоген­ные (возникшие вне организма)

-эндоген­ные (возникшие внутри организма) антигены.

а) ауто-

б) неоантигены.

Аутогенные антигены (аутоантигены), или антигены собственного организма, — это с труктурно неизмененные молекулы, синтези­руемые в организме в физиологических усло­виях. В норме аутоантигены не вызывают ре­акцию иммунной системы вследствие сформи­ровавшейся иммунологической толерантности (невосприимчивости) либо их недоступности для контакта с факторами иммунитета — это так называемые забарьерные антигены. При срыве толерантности или нарушении целост­ности биологических барьеров (наиболее час­тая причина — травма) компоненты иммунной системы начинают специфически реагировать на аутоантигены выработкой специфических факторов иммунитета (аутоантитела, клон аутореактивных лимфоцитов).

От аутоантигенов следует отличать неоан­тигены, которые возникают в организме в результате мутаций. После модификации мо­лекулы приобретают черты чужеродности.

По природе:

-биополимеры белковой (протеиды)

-небелковой природы (полиса­хариды, липиды, липополисахариды, нуклеи­новые кислоты и пр.).

По молекулярной структуре:

-глобуляр­ные (молекула имеет шаровидную форму)

- фибриллярные (форма нити).

По степени иммуногенности:

1. полно­ценные

2. неполноценные.

Полноценные ан­тигены обладают выраженной антигенностью и иммуногенностью — иммунная система чувствительного организма реагирует на их введение выработкой факторов иммунитета. Такие вещества, как правило, имеют доста­точно большую молекулярную массу (более 10 кДа), большой размер молекулы (частицы) в виде глобулы и хорошо взаимодействуют с факторами иммунитета.

Неполноценные антигены, или гаптены (термин предложен К. Ландштейнером), напротив, не способны при введении в нормальных условиях индуцировать в организме иммунный ответ, так как обладают крайне низкой иммуногенностью. Однако свойство антигенности они не утратили, что позволяет им специфически взаимодейс­твовать с уже готовыми факторами иммунитета (антителами, лимфоцитами). Чаще всего гаптенами являются низкомолекулярные соединения (молекулярная масса меньше 10 кДа).

Главный комплекс гистосовместимости ( MHC) — большая область генома или большое семейство генов, обнаруженное у позвоночных и играющее важное значение в иммунной системе и развитии иммунитета. Главный комплекс гистосовместимости является регионом с одной из самых высоких плотностей локализации генов. Гены комплекса кодируют белки, локализующиеся на клеточной мембране. Они обеспечивают представление (презентацию) фрагментов антигенов микроорганизмов, попадающих в организм, T-лимфоцитам, которые уничтожают зараженные клетки или стимулируют другие клетки (В-клетки и макрофаги), что обеспечивает координацию действий различных клеток иммунной системы в подавлении инфекции. У человека главный комплекс гистосовместимости находится в хромосоме 6 и называется Человеческий лейкоцитарный антиген(HLA).

Вопрос 79.Проантигены – гаптены, которые могут соединяться с собственными белками организма и сенсибилизировать его как аутоантигены. Например, продукты расщепления пенициллина в соединении с белками организма могут быть антигенами. При определенных условиях удается за­ставить иммунную систему макроорганизма специфически реагировать на гаптен как на полноценный антиген и вырабатывать фак­торы иммунитета. Для этого необходимо ис­кусственно укрупнить молекулу гаптена — соединить ее прочной связью с достаточно большой белковой молекулой. Молекула бел­ка-носителя получила название шлеппер (от нем. schlepper — буксир). Синтезированный таким образом конъюгат будет обладать всеми свойствами полноценного антигена и вызы­вать при введении в организм выработку ан­тител или клона лимфоцитов, специфичных к гаптенной части комплекса. При этом спе­цифичность в составе молекулы конъюгата определяется гаптенной частью, а иммуногенность — белком-носителем.

Используя для иммунизации конъюгаты, получают антитела к гормонам, лекарствен­ным препаратам и другим низкоиммуногенным соединениям. Созданные на осно­ве антител к низкомолекулярным веществам диагностикумы, диагностические наборы и иммуносорбенты позволили значительно рас­ширить возможности и повысить эффектив­ность лабораторной диагностики и фармако­терапии, а также синтеза и выделения особо чистых биоорганических соединений.

По степени чужеродности:

1. ксено-,

2. ал­ло-

3. изоантигены.

Ксеногенные антигены (или гетерологичные) — общие для организмов, стоящих на разных ступенях эволюционного развития, например, относящиеся к разным родам и видам. Впервые феномен общности ряда антигенов у животных различных видов был отмечен Д. Форсманом (1911). Ученый иммунизировал кролика суспензией органов морской свинки. Оказалось, что полученная в ходе эксперимента иммунная сыворотка бы­ла способна взаимодействовать не только с антигенами морской свинки, но также агглю­тинировать эритроциты барана. Позже было установлено, что морская свинка и баран име­ют ряд структурно сходных антигенных детер­минант, дающих перекрестное реагирование. В дальнейшем перечень подобных ксеногенных антигенов был расширен десятками и сотнями пар и даже триплетов, которые формировали между собой как теплокровные, так и холод­нокровные животные, растения и микробы. Все эти антигены получили обобщенное название антигены Форсмана. В настоящее время антигены Форсмана рассматривают в истори­ческом аспекте, а исследование гетероантигенов широко применяется в судебно-меди­цинской экспертизе, палеонтологии и других областях медицины и естествознания.

Аллогенные антигены (или групповые) — об­щие для генетически неродственных орга­низмов, но относящихся к одному виду. На основании аллоантигенов общую популяцию организмов можно подразделить на отдельные группы. Примером таких антигенов у людей являются антигены групп крови (системы АВО и др.) и многие другие. Аллогенные ткани при трансплантации иммунологически несов­местимы — они отторгаются или лизируются реципиентом. Микробы на основании груп­повых антигенов могут быть подразделены на серогруппы. Это имеет большое значение для микробиологической диагностики (например, классификация сальмонелл Кауфмана—Уайта) и эпидемиологического прогнозирования.

Изогенные антигены (или индивидуаль­ные) — общие только для генетически иден­тичных организмов, например для однояйцо­вых близнецов, инбредных линий животных. Изотрансплантаты обладают практически полной иммунологической совместимостью и не отторгаются реципиентом при пересадке. Примером таких антигенов в популяции лю­дей являются антигены гистосовместимости, а у бактерий — типовые антигены, не дающие дальнейшего расщепления.

В пределах отдельного организма в опреде­ленных анатомо-морфологических образовани­ях (например, органах или тканях) обнаружива­ются специфичные для них антигены, которые в других органах и тканях больше не встреча­ются. Это, например, раковоэмбриональные антигены (альфа-фетопротеин, трансферрин). Такие антигены получили обобщенное назва­ние органо- и тканеспецифических.

Антигены бактерий, вирусов, грибов, простейших являются полными антигенами. В соответствии с химическим составом, содержанием и качеством белков, липидов, их комплексов анти-генность у разных видов микроорганизмов различна. Поэтому каждый вид представляет собой антигенную мозаику (см. главу 2). Антигены микроорганизмов используют для получения вакцин и диагностических препаратов, а также идентификации и индикации микроорганизмов.

В процессе эволюции антигенная структура некоторых микроорганизмов может меняться. Особенно большой изменчивостью антигенной структуры обладают вирусы (гриппа, ВИЧ). Таким образом, антигены, как генетически чужеродные вещества, осуществляют запуск иммунной системы, приведение ее в функционально активное состояние, выражающееся в проявлении тех или иных иммунологических реакций, направленных на устранение неблагоприятного воздействия антигена.

Суперантигены – это группа веществ, в основном, микробного происхождения, которые могут неспецифически вызывать поликлональную реак­цию, за счет взаимодействия с МНС II класса АПК и Т клеточным рецептором Т-лимфоцитов вне антигенсвязывающей щели, т.е. вне активных центрах. Суперантигены присоединяются как бы с боку молекул МНС и Т-л. В организме в обход естественного процессинга антигена цельная молекула суперантигена способна вмешиваться в кооперацию антигенпрезентирующей клетки и Т-хелпера и нарушать распознавание «свой-чужой». В процесс не­специфической активации одновременно вовле­кается огромное количество Т-хелперов (до 20 % от общей массы и более), возникает гиперпро­дукция цитокинов, за которой следует поликлональная активация лимфоцитов, их массовая ги­бель вследствие апоптоза и развитие вторичного функционального иммунодефицита.

На сегодняшний день свойства суперанти­гена обнаружены у:

1. стафилококкового энтеротоксина,

2. белков вирусов Эпштейна—Барр,

3. бешенства,

4. ВИЧ и некоторых других микро­бных субстанций.

Вопрос 80.Антитела— это γ-глобулииы, вырабатываемые в ответ на введение антигена, способ­ные специфически связываться с антигеном и участвовать во многих иммунологических реакциях. Антитела синтезируются В-лимфоцитами и их потомками — плазматичес-кими клетками.

Иммуноглобулины существуют:

-в циркули­рующей форме,

-в виде рецепторных молекул на иммунокомпетентных клетках

- миеломных белков.

Циркулирующие антитела под­разделяются на сывороточные и секреторные.

Молекулярное строение антител.Иммуноглобулины являются гликопротеидами. Их. молекула состоит из соединенных вместе полипептидных цепей, стабилизированных сахаридными остатками. При нагревании выше 60 °С молекула Ig дена­турируется.

Молекулы Ig имеют универсальное строение. Если молекулу Ig обработать 2-мер-каптоэтанолом, то она распадется на 2 пары полипептидных цепей:

-две тяжелых (550-660 аминокислотных остатков, молекулярный вес 50 кДа)

-две легких (220 аминокислотных остатков, молекулярный вес — 20—25 кДа). Обозначают их как Н- (тя­желая) и L- (легкая) цепи.

Тяжелые и легкие цепи связаны между собой попарно дисульфидными связями (-S-S-).

Между тяжелыми цепями также есть ди-сульфидная связь. Это так называемый «шар­нирный» участок. Такой тип межпептидно­го соединения придает структуре молекулы динамичность — он позволяет легко менять конформацию в зависимости от окружающих. Шарнирный участок ответствен за взаимодействие с первым ком­понентом комплемента (С1) и активацию его по классическому пути.

Легкие и тяжелые полипептидные цепи молекулы Ig имеют определенные варианты структуры или типы. Они определяются пер­вичной аминокислотной последовательнос­тью цепей и степенью их гликозилирования.

Легкие цепи бывают 2 типов: (каппа и лямбда).

Тяжелых цепей известно 5 типов: (альфа, гамма, мю, эпсилон и де­льта), — которые имеют также и внутреннее подразделение.

В торичная структура полипептидных цепей молекулы Ig обладает доменным строением-отдельные участки цепи свернуты в глобулы (домены), которые со­единены линейными фрагментами. Домены стабилизированы внутренней дисульфидной связью. Таких доменов в составе тяжелой цепи Ig бывает 4—5, а в легкой — 2. Каждый домен состоит примерно из 110 аминокислот­ных остатков.

Домены различаются по постоянству ами­нокислотного состава. Выделяют С-домены (от англ. constant — постоянный), с неизменной, или постоянной, структурой полипептидной цепи, и V-домены (от англ. variable— измен­чивый), с переменной структурой.

В составе легкой цепи есть по одному V- и С-домену, а в тяжелой — один V- и 3—4 С-домена. Примечательно, что не весь вариабельный домен изменчив по своему аминокислотному составу, а лишь его незначительная часть — гипервариабельная область, на долю которой приходится около 25. Вариабельные домены легкой и тяжелой цепи совместно образуют участок, который специфически связывается с антигеном. Это антигенсвязывающий центр молекулы Ig или паратоп.

Гипервариабельные области тяжелой и лег­кой цепи определяют индивидуальные осо­бенности строения антигенсвязывающего центра для каждого клона Ig и многообразие их специфичностей.

Обработка ферментами молекулы Ig при­водит к ее гидролизу на определенные фраг­менты. Так, папаин разрывает молекулу вы­ше шарнирного участка и ведет к образо­ванию трех фрагментов. Два из них способны специфически связываться с антигеном. Они состоят из цельной легкой цепи и участка тяжелой (V- и С-домен), и в их структуру входят антигенсвязывающие участки. Эти фрагменты получили название Fab (от англ. «фрагмент, связывающийся с ан­тигеном»). Третий фрагмент, способный обра­зовывать кристаллы, получил название Fc (от англ. «фрагмент кристаллизующийся»). Он от­ветствен за связывание с рецепторами на мембране клеток макроорганизма (Fc-рецепторы) и некоторыми микробными суперантигенами (например, белком А стафилококка). Пепсин расщепляет молекулу Ig ниже шарнирного участка и ведет к образованию 2 фрагментов: Fc и двух сочлененных Fab, или F(ab)r

В структуре моле­кул Ig обнаруживают дополнительные поли­пептидные цепи. Так, полимерные молекулы IgM и IgA содержат J-пептид. Он объединяет отдельные мономе­ры в единое макромолекулярное образование и обеспечивает превращение полимерного Ig в секреторную форму.

Молекулы секреторных Ig в отличие от сы­вороточных обладают особым S-пептидом. Это так называемый секреторный компонент. Его молекулярная масса составляет 71 кДа, и он является (3-гло-булином. Секреторный компонент — продукт деградации рецептора эпителиальной клетки к J-пептиду. Он обеспечивает перенос молекулы Ig через эпителиальную клетку в просвет ор­гана (трансцитоз) и предохраняет ее в секрете слизистых от ферментативного расщепления.

Рецепторный Ig, который локализуется на цитоплазматической мембране В-лимфоцитов и плазматических клеток, имеет допол­нительный гидрофобный трансмембранный М-пептид. Благодаря гидрофобным свойствам он удер­живается в липидном бислое цитоплазмати­ческой мембраны, прочно, как якорь, фикси­рует рецепторный Ig на мембране иммунокомпетентной клетки и проводит рецепторный сигнал через цитоплазматическую мембрану внутрь клетки.

J- и М-пептиды присоединяются к молеку­ле Ig в процессе ее биосинтеза. S-пептид яв­ляется продуктом эпителиальной клетки— он присоединяется к полимерной молекуле Ig при ее транслокации через эпителиальную клетку.

В зависимости от особенностей молекулярно­го строения тяжелой цепи различают 5 классов, или изотипов Ig.

Молекулы, содержащие тяжелую цепь:--а-типа, относят к изотипу А(IgA);

--IgD обладает δ-цепью,

--IgE— ε-цепью,

--IgG— γ-цепью

--IgM — μ-цепью.

Вопрос81.Иммуноглобулин класса G. Изотип G состав­ляет основную массу Ig сыворотки крови. На его долю приходится 70—80 % всех сывороточ­ных Ig, при этом 50 % содержится в тканевой жидкости. Среднее содержание IgG в сыворот­ке крови здорового взрослого человека 12 г/л. Этот уровень достигается к 7—10-летнему воз­расту. Период полураспада IgG — 21 день.

IgG — мономер, имеет 2 антигенсвязывающих центра (может одновременно свя­зать 2 молекулы антигена, следовательно, его валентность равна 2), молекулярную массу около 160 кДа и константу седиментации 7S. Различают подтипы Gl, G2, G3 и G4.

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами (В_у) и плазматическими клетками. Хорошо опре­деляется в сыворотке крови на пике первич­ного и при вторичном иммунном ответе.

Обладает высокой аффинностью.

IgGl и IgG3 связывают комплемент, причем G3 ак­тивнее, чем Gl.

IgG4, подобно IgE, обладает цитофильностью (тропностью, или сродс­твом, к тучным клеткам и базофилам) и участ­вует в развитии аллергической реакции I типа. В иммунодиагностических реакциях IgG может проявлять себя как не­полное антитело.

Легко проходит через плацентарный барь­ер и обеспечивает гуморальный иммунитет новорожденного в первые 3—4 месяца жизни. Способен также выделяться в секрет слизис­тых, в том числе в молоко путем диффузии.