5. Антигенная структура бактериальной клетки. Практическое использование антигенов бактерий.

В структуре бактериальной клетки выделяют корпускулярные ( структурные), находящиеся на поверхности клеток, и секреторные (растворимые) антигенные структуры.

КОРПУСКУЛЯРНЫЕ АНТИГЕНЫ

1. Жгутиковые, или Н-антигены, локализуются в жгутиках. Они представляют собой эпитопы сократительного белка флагеллина. При нагревании флагеллин денатурирует, и Н-антиген теряет свою специфичность. Фенол не оказывает воздействия на данный антиген.

2. Соматический, или О-антиген, связан с клеточной стенкой бактерий. В основе данного антигена – ЛПЛ. О-антиген проявляет термостабильные свойства – при длит. кипячении не разрушается. Но данный антиген подвержен действию альдегидов (формалина) и спиртов, которые нарушают его структуру.

*Если проиммунизировать животное живыми бактериями, имеющим жгутики, то буду вырабатываться антитела против О- и Н-антигенов.

*Если ввести животному прокипяченной культуру, то будет стимулироваться биосинтез антител к О-антигену.

*Если же обработать культуру бактерий фенолом, то будет происходить образование антител к Н-антигенам.

3. Капсульные, или К-антигены, располагаются на пов-ти клеточной стенки бактерий. В основе данного антигена – кислые полисахариды( уроновые кислоты).

Классификация К-антигенов на основе чувствительности к нагреванию

Тип А – характеризуется наибольшей термостабильностью, не денатурирует при длит. кипячении.

Тип В – выдерживает непродолжительное нагревание ( около часа) до 60 градусов.

Тип L – быстро разрушается при 60 градусах.

Поэтому, частичное удаление К-антигена возможно путем длительного кипячения бактериальной структуры.

Пример: на пов-ти возбудителя брюшного тифа и других энтеробактерий, обладающих высокой вирулентностью, можно обнаружить особый вариант капсульного антигена – антиген вирулентности или Vi-антиген. Обнаружение данного антигена или специфичных к нему антител имеет большое диагностическое значение.

СЕКРЕТОРНЫЕ АНТИГЕНЫ

Антигенными свойствами обладают некоторые бактериальные белковые токсины, ферменты и некоторые другие белки, секретируемые бактериями в окружающую среду (например, туберкулин). При взаимодействии со специфическими антителами токсины, ферменты и другие биологически активные молекулы бакт. происхождения теряют свою активность.

Пример: столбнячный, дифтерийный и ботулинические токсины относятся к числу сильных полноценных антигенов, поэтому их используют для получения анатоксинов для вакцинации людей.

6. Иммуноглобулины, молекулярная структура и свойства. Классы иммуноглобулинов. Динамика антителообразования при первичном и вторичном иммунном ответе.

Антитела - белковые молекулы, способные к специфическому связыванию с антигенными детерминантами (эпитопами). Антитела относятся к гамма-глобулинам. Другое название антител – иммуноглобулины.

У млекопитающих существует 5 классов иммуноглобулинов, различающихся по своему строению и некоторым свойствам: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD.

Строение иммуноглобулинов.

Наиболее «типичное» строение имеют IgG. Молекула состоит из 4 белковых цепей: двух легких (L) и двух тяжелых (H), которые соединены между собой дисульфидными связями. Центр связывания с антигенной детерминантой называется активным центром антитела. Он образован N-концевыми участками тяжелой и легкой цепей. Участок тяжелых цепей, расположенный вблизи  дисульфидных связей, называется шарнирной областью. С помощью фермента папаина удалось расщепить молекулу  IgG выше шарнирной области. В результате образовывалось  3 фрагмента: 2 из них содержали легкую цепь и часть тяжелой цепи, а также активный центр антитела (Fab-фрагменты); третий фрагмент состоял только из тяжелой цепи (Fc-фрагмент).  Таким образом, было показано, что молекула IgG имеет два активных центра, т.е. является двухвалентной (может связывать 2 молекулы антигена). Благодаря подвижной шарнирной области Fab-фрагменты могут изменять взаимное расположение в пространстве.

Аминокислотные последовательности  легких и тяжелых цепей делятся на константный (постоянный) и вариабельный участки. Вариабельные участки находятся на N-концах легких и тяжелых цепей (VL и VH). Константные участки последовательности находятся на С-концах цепей (СL и СH). В легких и тяжелых цепях аминокислотные последовательности образуют несколько глобулярных структур, которые называются доменами.

Активный центр антитела образуется вариабельными доменами легкой и тяжелой цепей и представляет собой полость (паратоп), имеющую определенную конфигурацию и  распределение электрических зарядов на своей поверхности. Размер, форма и распределение зарядов в активном центре определяет его специфичность, т.е. способность связываться с определенной антигенной детерминантой (эпитопом), имеющей комплементарную структуру.

Антигенные детерминанты представляют собой участки, выступающие на поверхности молекул антигенов. Поэтому взаимодействие эпитоп-паратоп происходит по принципу «ключ-замок».

Прочность связи активного центра антител с антигенной детерминантой характеризуется понятием аффинность. Аффинность – это мера сродства активного центра и антигенной детерминанты.

На долю иммуноглобулинов класса IgG приходится 75% от общего количества сывороточных иммуноглобулинов. Важным свойством IgG является их способность проходить через плаценту. Таким образом, материнские антитела попадают в организм ребенка и защищают его в первые месяцы жизни от инфекции (естественный пассивный иммунитет).

К классу IgM относится около 10% общего пула иммуноглобулинов. Молекула IgM представляет собой пентамер, т.е. состоит из 5 одинаковых молекул, сходных по своему строению с молекулой IgG, имеет 10 активных центров. Субъединицы соединены между собой дисульфидными связями.  В молекуле IgM имеется дополнительная J-цепь, которая связывает субъединицы.  Антитела класса IgM не проходят через плацентарный барьер.

Антитела класса IgА составляют 15-20% от общего содержания иммуноглобулинов. Молекула IgА состоит из 2-х легких и 2-х тяжелых цепей, имеет 2 активных центра. В сыворотке крови IgА присутствуют в мономерной форме, тогда как в секретах слизистых оболочек  IgА представлены в виде димеров и называются секреторными  или sIgА, имеют 4 активных центра. С-концы тяжелых цепей  в молекуле sIgА соединены между собой  J-цепью и белковой молекулой, которая называется секреторный компонент. Секреторный компонент защищает sIgА от расщепления и инактивации протеолитическими ферментами, которые содержатся в большом количестве в секрете слизистых оболочек. Основная функция sIgА – защита слизистых оболочек от инфекции. IgА не проникают через плацентарный барьер. Высокая концентрация sIgА обнаруживается в женском грудном молоке, особенно в первые дни лактации. Они защищают желудочно-кишечный тракт новорожденного от инфекции.

IgD – в основном находятся на мембране В-лимфоцитов. Имеют строение, подобное IgG, 2 активных центра. Биологическая роль до конца не известна.

IgЕ – концентрация этого класса иммуноглобулинов в сыворотке крови чрезвычайно низкая. Молекулы IgЕ в основном фиксированы на поверхности тучных клеток и базофилов. По своему строению IgЕ сходен с IgG, имеет 2 активных центра. Предполагается, что IgЕ имеет существенное значение в развитии антигельминтозного иммунитета. IgЕ играет главную роль в патогенезе некоторых аллергических заболеваний (бронхиальная астма, сенная лихорадка) и анафилактического шока.