4. Антигены. Свойства антигенов. Гаптены.

Антигенами называются вещества, несущие признаки генетически чужеродной информации и при введении в организм вызывающие развитие специфических иммунологических реакций.

Природными антигенами являются белки, полисахариды, мукополисахариды, липополисахариды, высокомолекулярные препараты нуклеиновых кислот.

Основные свойства антигенов:

1. Чужеродность – понятие, применительное к конкретному организму или виду. Например, кроличий альбумин не обладает чужеродностью по отношению к организму кролика, однако для морской свинки он будет чужеродным антигеном, вызывающим иммунный ответ.

2. Специфичность – особенности строения, по которым антигены отличаются друг от друга.

Специфическое строение антигенов обусловливает специфичность иммунного ответа, т.е.

направленность иммунного ответа только на вводимый антиген.

3. Антигенность – способность антигена избирательно реагировать со специфическими к нему АТ. Это свойство зависит от степени чужеродности, особенностей строения, и от

молекулярной массы вещества. Наименьшая молекулярная масса веществ, против которых удается получить антитела составляет около 1000 Дальтон. Вещества меньшей молекулярной массы являются неполноценными антигенами или гаптенами. Несмотря на то, что гаптены обладают чужеродностью, и способны связываться с готовыми антителами, они не способны индуцировать образование антител.

Однако гаптены могут приобрести свойства полноценных антигенов, если удается искусственно

увеличить их молекулярную массу: например, присоединить гаптен к белку или адсорбировать на

коллоидных частицах.

4. Иммуногенность – способность антигена индуцировать иммунный ответ (по Покровскому). Гаптены – вещества, обладающие свойством антигенности, но не обладают иммуногенностью.

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

Все компоненты бактериальной клетки являются полноценными антигенами. Среди бактериальных

антигенов различают структурные, непосредственно связанные с клеткой, и секретируемые во внешнюю среду. В соответствии с принадлежностью антигенов к определенным структурам бактериальной клетки различают следующие их виды:

1. Соматический антиген – О-антиген. Это антиген клеточной стенки бактерий. У Г+ бактерий основным соматическим антигеном являются тейхоевые кислоты, у Г- это липополисахарид (эндотоксин). О-антиген термостабилен.

2. Жгутиковый антиген – Н-антиген. Имеется только у подвижных бактерий, состоит из белка

флагеллина, термолабилен.

3. Капсульный – К-антиген. Поверхностный антиген вещества капсулы. Имеет мукополисахаридную или белковую природу, термолабилен.

4.Антигены, связанные с бактериальной клеткой, либо с другими нерастворимыми частицами, например, эритроцитами, называются корпускулярными, в отличие от растворимых антигенов, например, сывороточного альбумина.

К секретируемым (растворимым) бактериальным антигенам относятся экзотоксины и экзоферменты, в том числе, ферменты агрессии.

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

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

Строение молекул антител было определено в конце 50-х годов 20 в. в работах Р.Портера и Эдельмана. 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 молекула IgG выше шарнирной области расщепляется на 3 фрагмента: 2 из

них содержали легкую цепь и часть тяжелой цепи, а также активный центр антитела

(Fab-фрагменты); третий фрагмент состоял только из остатков тяжелых цепей (Fc-

фрагмент). Таким образом, было показано, что молекула IgG имеет два активных

центра, то есть 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.

Классы иммуноглобулинов

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 и4

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. 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.

7. Иммуноглобулины и сыворотки для лечения и профилактики инфекционных болезней. Способы получения. Осложнения при их применении.

Иммунные сыворотки и иммуноглобулины

Иммунные сыворотки получают путем гипериммунизации животных

бактериальными или вирусными антигенами. Иммунные сыворотки, полученные от

животных, называют гетерологичными, так как они содержат чужеродные для

человека сывороточные белки.

Гомологичные иммунные сыворотки представляют собой донорские

иммуноглобулины или сыворотки специально иммунизированных людей-доноров

(противостолбнячная, противоботулиническая сыворотки). Для людей

гомологичные сыворотки предпочтительнее гетерологичных.

Для уменьшения содержания балластных белков иммунные сыворотки

подвергают фракционированию, в результате которого выделяют

иммуноглобулины. Иммунные сыворотки и иммуноглобулины применяют с

лечебной и профилактической целью. С лечебной целью сывороточные препараты

вводят внутримышечно (иногда внутривенно) в больших дозах.

С профилактической целью препараты вводят внутримышечно лицам,

имевшим контакт с источником инфекции, для создания пассивного иммунитета.

При введении сывороточных препаратов иммунитет наступает через несколько

часов и сохраняется 2—3 недели после введения гетерологичных, или в течение 4—

5 недель после введения гомологичных сывороточных препаратов.

После введения сывороточных препаратов возможны осложнения в виде

анафилактического шока и сывороточной болезни. Поэтому перед введением

препаратов ставят аллергическую пробу на чувствительность к ним пациента, а

вводят их дробно по методу А.М. Безредки. Внутрикожно в сгибательную

поверхность предплечья вводят 0,1 мл разведенной 1:100 сыворотки и наблюдают за

состоянием пациента в течение 20 минут. Проба считается отрицательной, если

диаметр папулы не превышает 0,9 см. При отрицательной кожной пробе

неразведенный сывороточный препарат вводят подкожно в объеме 0,1 мл. При

отсутствии реакции через 30 минут пациенту внутримышечно инъецируют всю

остальную дозу.

В некоторых случаях прибегают к пассивно-активной иммунизации, то есть к

одновременному введению сывороточных препаратов и вакцин. В результате этого

кроме кратковременного пассивного иммунитета, через 2—3 недели будет

сформирован активный иммунитет (в ответ на введение вакцины). К пассивно-

активной иммунизации прибегают для профилактики столбняка и бешенства.