6 курс / Кардиология / Иммунология_и_вирусология_Себякин_Ю_Л_
.pdf
11
пропустить через нее лимфоцmы различных клонов А, В, В и Г, то КЛen<И с
рецепторами для А свяжугся: С шариками, а остальные выйдyr из колонки.
Хотя эксперименгы стаБИJDIСЬ на В-лимфоцитах, теория сnpаведаива
и для Т-лимфоцитов (рис.5).
Большинство макромолекул, включая npaю:ически все белки и большую часть полисахаридов, MOryr cл:yжиrь aнmгeнами. Те участки
поверхности aнmгeHa, которые взаимодействуют с aиmгенсвязывающими
участками aнrиreла ИlШ рецепторами лимфоцита и на которые выpaбaThIВaeтcя имыунный oт.seт, называются aIO'ЯГeНIЩМИ Пerq1минaшawL
НизкомолеКУЛS1pные молекулы, которые хоти и MOгyr специфически
связьma:rьcя с антигеломилирецеnropoмлимфоциra, но не MOIYf индуцировать
им:м:унный ответ, назывaюrcя гaпreнaми. Если гarrreн npИIШfI'Ь к
макроиолeкynе - носигелю, 1'0В иммунологических исследованиях лимфоцит npиобpeтaer способнOCTh Bыpa6aJ:ьnmъ 8ИIИГe/Iак этому raшeнy.
Большинство aнmreнoв обладает на поверхнocm несколыGool
ангигенными детерминaнraми, среди которых ОДНИ менее иммуноreнны, щ:>угие
более и называются иммунодом:инaнrными.
По npинциny клональной селекции, дliЖе одиночная антигеЮlая
детерминанга может aIO'ИВRpOвать много различных клонов с поверхностными
рецепторами, обладающими различным сродством к данной детерминaнre. Поэтому ответ может быть моноклоналъным, ОJЩГоклональным.
ПОЛИЮIОНальным. но обычно ОТБе1Ы на больПIИНСТВО антигенов полик.чональны.
Тажим образом. кл:ональная селекция дает ответ на первый вопрос
ЮiМ\'НОlIОГИИ - как ШОI)1ffiая система распознает МИЛЛИОНЫ раз.'Iичных
чужеродных :МO.l~Ky.l и реагирует на них.
http://www.mitht.ru/e-library
12
А как иммунная система отличает "чужое" от "своего", Т.е. что
обеспечивает реакцшо организма ТОЛЬКО на чужеродные антигены? В данном случае ответ не столь однозначный.
Возможно, что животное наследует гены, кодирующие рецеlПOРЫ
для чужих, а не ДJIЯ собствеШIЫХ aнrигeнов. Поэтому его иммунная система генетичесI<И запрограммирована тaI<ИМ образом., чroбы отвечать только на
"чужие" aиntreны.
Возможно, что иммунная система изначапьно способна отвеча:п. и
на "свои" и на "чужие" aиm:reщ но "учится" не отвеча:п. на "свои" на paшrем
периоде развШШl иммунной систеNы.
Первы:е дOICaЗaТeПЪC'lВa в пользу ВтороЙ гипотезы получены в 1945 г. Как правило, пepecaдJCa namи от одного индивидуума к другому
сопровождается oтropжением. Был npoведен ОIIЬП на дизиготных. т.е.
неиденrичныx, коровах-близнецах. Если в период внyrpиyrp06ного развиraя они имели cpocmиеся IDI8цeиIы и сущеC'IВO:вaJJaвозможность обмена КJIe:tXaМИ крови, то nepecaженвая во взрослом СОСТОЯНИИ кожа не oтroргаласъ. Если
IDI8Цemы были раздельные, то кожные тp8НCIDJaНra'IЫ опоргалисъ. Позже эти oIlbl'Iы былиnpoведены: на курах и мьпuвx.
этими опытами было показано, что постоянное прису:гствие
чужеg)Цных aнmreцOB, начиная с того времени. когда ИММ)'НН8Jl система еще
не созрела, npиводит к бпожаде иимунного ответа на ЗПI aкmгeны. Такое состояние было названо Ш!иoб,pereнной ИММУНологическОЙ ТOJI~paиmостъю.
в 1962 г. продемонстрировано, что несnocoбность реагировать на
"свои" aнmгeвы ЯllJJЯeТCЯ также приобретенной и нaзьmaercя ecтecтReнной
ИММУНОЛОгической толemитностью:
у головастика лягушки удаляли ГШ10фЩ так что в MOMeнr
созревания иммунной системы у него не было специфичесI<ИX ангигенов :лого
органа. Эroт же гипофиз 1р8Нсnлaнmpoвали другому головастику, который
его не отroргал, Т.К имел незрелую иммунную систему. Если после
созревания гипофиз пересаживался первоначапьному хозяину, 1'0 он
отторгалсJl, как если бы был чужеродным. Если же у второго головастика
сначала выpeз8JпI половину гипофиза, |
а зareм ее возвращали, 1'0 она |
npиживалась. |
. |
Таким образом., было доказано, что иммунная система потеIЩИально способна реагировать на aиm:reны собственного организма, но в ходе своего рё1Звиrnя npиобретает способность не делать этого.
Другие эксперимеmы показали, чro для поддержания естественной толерантнOC'IИ требуется постоянное присугствие "своих" антигенов. Если TO~
и.;IИ иной антиген удалить, то через недели или месяцы организм снова
приобретает способность отвеЧ81Ъ на него. Тонкие молеI<улярные механизмы
ТО!Jерантности пока неизвестны.
Вслучае же если толерантность к соос'ТВснным антигенам
наР~'1llается, то возникают так Нё1Зываемые аутоиммунные реакции,
ответственные за целый ряд тяжелых заболеваний.
http://www.mitht.ru/e-library
13
Функuиональные свойства антител. Основная функция молекул антител, назьmаемых иммуноглобулинами (Ig) и являющихся основным классом белков крови суммарного белка крови) сводкrcя К специфическому связыванию с чужеродными молекулами (ангигенами), при котором происходиг ШlaI<ТИВация И/ИЛИ удаление ТОICсина, МИI<POорганизма,
паразига или каких-либо веществ из организма. |
. |
КлассификaшJЯ и йРvктypные особенности 19. В упрощенном виде
молекулы aкmтeл принято обозначать в виде буквы «У» с двумя иденrичными ангигенсвязывающими учаС11СаМИ - по одному на каждый из двух "вemеЙ·.
Ан:Jю·еИ-СВЯЭЫВ8ЮЩИЙ |
Aн:rиreИ-с8I1ЗЬIВaющий |
|
Основную |
|
структурную |
едишщу |
|||
участох |
|
|||
учаcroк |
молекулы |
aиrиreлa |
||
|
|
|||
|
|
образуют |
чerыpe |
ПОЛШIеmидные цепи -
две идeнmчные лermе
(L-цепи) примерно по 220 аминокислот и две
иденrичвые тяжелы:е
(Н-цепи) примерно по 440 аминокислот
кaждaJI. Все чeп.rpe
цепи связаны Neжру
собой ковалeиrными
связями
(дисульфидными мостиками) и
нежовален'пIыми
взаимодеЙствиs:ми.
Aнrиreнсвязы
вающие участки формируются за счer N-КOIща L- и Н-цепей, а поскольку таких
участков два, aиrи:reла называют бивалeнmы:ми. Область "хвоста" образуют только Н-цепи, которые дополни:reльно содержат несколько олигосахаридEIых цепочек. "Вemи" молекулы aнmreлa свJIз8вы с "хвостом" шарнирным
участком.
Кроме ТОГО, в структуре иммуноглобулинов выделяют Fab- и Fc-
фрагмеmы, которые образуются при действии на 19 протеолитическими ферментами папаином и пепсином.
Протеолитическне ферменты папаин и пепсин расщепляют антитела на раJ.:шчные фрагменlы (рис.б).
Папаин дает два иденrичных Fab-фрагмента с aнrиrенсвязьmающими участка~fИ и один F<:"фрагмент. Пепt:ин дает один крупный бивапекгный
http://www.mitht.ru/e-library
14
фрагмент f(ав)2-фрагмент и много мепккх .:убфрагмеmов, хвостовая об.'lасть
отсутствует.
у высших позвоночных существует пять классов антител - IgМ, IgD, 19E, IgG, IgA, каждый со своим классом Н-цепей - I.L , 6 , Е , у, и а - СОО11!e1'C'mенно. Те. молекулы 19A содержат а -цеIЩ молекулы IgG - у
тяжелы:е цепи и Т.д. Разные Н-цепи ПРИдаюТ "хвостовым" областям антител
различную конформaцmo и определяют xapaкrepныe свойства каждого класса (табmщa 1).
М' :II_'мме ПIIDCIIIIDМ
1 !
АIIТAI~-СnЗЬ!ваtOШИe
VfU+П
___.1 |
L.....--J |
|
Дм F:tb-фР~1~СIП3 |
О;1НН Р<tl,·фраrыCIIТ |
О;vfИ F(ab')-фptn'kIefП' Субфраr~CIt'lЫ |
|
|
Fab |
РиС.б. Фрагменты, образующиеся при расщеIDIеюrи молекул антигел двумя различными протеОJПfГИЧескими ферментами (папаином и пепсином).
а лица |
оиства основных классов aнтиreл у_человека. |
|||||
Класс иммуноглобулинов |
|
IgМ |
IgD |
IgG |
19A. |
19E |
Типы тяжелых цепей |
|
J.l |
1) |
-'1 |
а |
Е |
тиnыl легких цепей |
|
],/1. |
У/А |
ГА |
'j/A |
хл- |
|
|
|
|
'Х. |
|
|
Число четыIехx цепочечных едиющ |
5 |
1 |
1 |
1-2 |
1 |
|
Доля в % ОТ иммуноглоБУЛИНОВ В |
-5 |
<1 |
-80 |
-15 |
<1 |
|
крови |
|
|
|
|
|
|
Способность активировать систему |
~ |
- |
ер. |
- |
- |
|
комплемеНТII http://www.mitht.ru/e-library
'5
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I1Pохождение через rmaцeнry |
- |
|
|
+ |
- |
|
- |
|
||
Связь с фагоцкraми |
- |
- |
|
|
+ |
- |
|
- |
|
|
Связь с базофилами и тучными |
- |
- |
|
|
- |
- |
|
+ |
|
|
клетками |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в дополнение к пяти классам Н-цепей у высIШ\X позвоночных |
||||||||||
имеются два типа L-цеnей - Х и л. |
, каждая |
из которых |
может быть |
|||||||
ассоциирована с ЛЮбой Н-цепью, но всегда Н- и L -цепи в ангителе попарно
иденmчны.
IgМ - основной иммуноглобулин первнчного иммунного ответа. Мол.
масса 950000. В секретируемой форме IgМ представляет собой пенraмер, состоящий из rurrи чеп.хрехцепочечных едишщ так чro в общей сложности IgМ имеет 10 aнrягeнсвязывaIOЩИХ участков. Такие пенraмеры очень эффеICI'ИВНО
активируют систему JCомплемеига. Субъедиющы расположены радиалъНО
(рис.7).
каждый пеигамер
содержиг свазывающую
полипеIlIИJlJlYЮ цепь,
называемую J-цепью (мол.
масса 15000 - 20000). J-цепь
не имеет гомологии с
иммуиоглобулинами. СОСТОИГ из 129 амино:к:ислот
и содержиr ОДИН сложный
углевод. J-цепъ
cmrre:шруется
се.кpempующими IgМ
клетка.ми, JCовалепгно
встраивается в Fс-области и
иющиирует процесс
олигомеризации.
Рис.7. Пенraмерная молекула IgМ.
IgQ - второй после IgМ иммуноглобулшr, ПОЯВЛЯЮJДИЙся на поверхности В КЛетки в ходе ее развиrия. При этом Д!IЯ IgD пока не известно никакой шюй функции, кроме роли рецептора д.'lЯ связывания с антшеном.
http://www.mitht.ru/e-library
16
Д,'lЯ IgD характерен самый длиIIный шарнирный участок - 64 аминокислоты, а сама молекула очень богата олигосахаридными звеньями, которые ВЬПIОЛЮПОТ специальные биологические функции.
!gQ составляет основной класс и:ммуноглобулинов, находящихся в крови.
Мол. масса 150000. Иммуноглобулины производятся в боJIЬnmx количествах npи вторичном :иммунном ameтe. Fс-область IgG имеет способность связывается с рецепroрами фагоцитов (макрофаги) и первого компоненга системы КОМIШеменга и aкmв:ировarь их. В результате повьmraется эффeIcmвность разрymеВШI чужеродного ашигена.
IgG единствеШIЫЙ среди иммуноглобулинов способен переходmъ от матери к
плоду. У человека и мыIшI ЮfeIOrCЯ по чetЫpe подкласса IgGI - IgG4,
различающихся по ам:инокиCJIОПЮЙ последовательнОС1И Н-цепей И, следовательно, по антигенвым свОЙств8М.
19A - основной класс aшиreл в CeICPeТaX (молоке, слюне, слезах, ceкperax
СЛИЗИСТОЙ носа и кишечного трапа). молекуJIы 19A существуют в виде
мономера или димера, причем в составе сехретов В основном В виде димера.
T_QCIJI;
'-'.
'{t;"~ |
Мономеры связываются J-цеnью, а |
|||
также дополнительной полипепmдной цепью - |
||||
секреторным компонентом (СК), которую IgA |
||||
|
|
|
|
приобpeтaer на поверхнОС1И эnитeлиa.льныx |
|
|
|
|
клетох. выстилающих кишечник, бронхи, |
|
|
|
|
протоки молочных, CJПOВНЫХ И слезных желез |
|
|
|
|
(рис.8). Возможно СК предохраняет 19A от |
|
|
|
|
переваривaВШI npoтeoлитическими ферменгами |
|
|
|
|
ceICpeтOB. |
#~ |
...&~. |
|
||
#.J.~ |
$-$ |
• |
|
|
I( |
|
|
"! |
|
\. |
AНI'III'CII |
|
./ |
|
"''\~/ |
|
РиС.8. Димерная crpyктypa IgA. |
||
". |
yчacnt:И |
.' |
|
|
19E. Мол. масса 190000. Fс-область 19E имеет способность специфически
связываться с реценгорными белками повеРХНОС11f базофилов и так
Н31ьшаемых тучных клеток.
http://www.mitht.ru/e-library
в свою очередь, связанные с поверхнOC'lЪЮ ЮIeтr<:И молекулы 19E
служат рецепroрами для а1П1П'ена. Присоединение aиrигeна к связанному
иммун.оглобул:ину Е npиводиr к секреции '1)'чuыми метками биологически
ах:гивных аминОВ (В чacm.ости., гистам:ика н серотовивэ.), ЧТО B~
воспаление, распmpeниe IqЮвeRосных сосудов и увеличение их npomщаемOC'm.
это облегчает ,щuп.иeйmее yничroжeюre чужеродного aкrиreна.
Сва;u..mаиие !1I11!1'eD! с антигеном. Связьmaниe aиrиreлa с aшиreном, таюке жак н субстрата с фермекroм, обpcrrимо. Оно определяется
суммой O'l1fосиreльно слабых иековалeнrныx взаимодействий, ВЕдЮ'Wl
гидрофобные и водородные связи. ван·дер--ваальсовые силы и ионные ВЗ8ИМодейcrвня. эш слабые взаимодeйC'mЮl зффeюtnmы только В том случае.
если молекулы ammeпa и 81Ш\I'eвa 1U\C'roЛЬко KOМIDleмem:apвы ~yг lJPyry, чro
некоторые аТОМЫ aиnn-eнa вхо.цп в СО011leТCТВyюIIJJ{е углубления на
поверхности aшиreлa. БOЛЬШШlC'l1Ю aIoш'eшIых макромолекул имеют много различных дeтepминaиr. Если две из 1IИX И больше одинаковы, aиmreн
называется мультивалeпmым.
Обратимую реакцию Мeжщj aнrиreном с одной aшиreнной детермииашой (Аг) и одним aнmreнсвязьrвaющим участком антитела (АТ)
можно npeдставюъ следующим образом: |
Ат + Аг ::: AтAr. |
.u-ar. .
CIIiDiIII8IJU8; ::"1
,.acmr; , .
При :этом сила
взаимодейcrвня между
ними оБычнo вы.paжaercя констаюой сродства или 1Сонcтaиroй ассоциации
(Ка). |
которая |
должна |
|
варьироваться |
в |
преДeJIах |
|
от 5xlO |
4 |
12 |
|
ДО 10 |
л/моль. |
||
Ка = [AтAr] / [ATJxfAгJ.
8В:DI1'Ca |
Т...... |
цеш. |
Лtn:8lцem. |
4
При Ка<1О данный иммуног!tобулин не специфичен к данному
антигену.
Сродство ctнлпе.'lа К aнrиrену опредезяется КОМIliIемекraрНОСThЮ
антигенс·вязываЮЩего участка aнтиrе::Iа и от.:rе.1ЬНОЙ антигенной .:leтep~rn:нaИThI.
вне заВI1Сl1~ЮСТИ от и:\ количества.
http://www.mitht.ru/e-library
18
В отличие от лого авишюсть определяется суммарной силой в~одействия всех связывающих участков Ат И Ar
Две itli'fllfttlitbl~
дtП:РМ!lШlItТW
первичным И вторичным Реа1ЩИЯМ.
вместе взJПЫX. По эroй причине, если сродство отдельных участков IgG и
IgМ к какому-то aиrиreнy одинаково,
то авидноCTh IgМ (имеющего 1О связывающих участков) будет намного вЫПJe аввдности IgG (имеющего 2 участка).
Различие в авидвости
весьма важно, Т.IC. aJП1I'I'eJI8,
образующиеся: на ранних стадиях иммунного ответа, обычно oблa,щuoт
значительно мeньmии сродством к
aиrигeну, чем те, которые
выpaбa1ЬJваются позже. ПОВЫlIIение
сродства назывaюr созреванием
сродства. Благодаря высокой общей авиднОС'ГИ, aнmтeлa IgМ могуг эффективно фушщионировlrJЬ даже
при низ:в:ом сродстве отдельных
связьmaющвх yчacnroв.
Обнаружение и измерение силы взаимодeйcl'вия aиrиreлa с aI01П'eНом обычно проводsrr ПО
Первичвая реакция - связывание aнrи::reлa с aиrигeном .может бьпь
обнаружена при paдRоиммунном анализе.
Вторичные реакции - это :прециnиraция, ЗГГЛIO'IИШЩИЯ: ЮIerox и связывание с белками системы КОМIDlемеиra. Последюою реакцию .можно
использовать потому, чro КОМПОНенты системы КОМIШеменга связываются
только с aнrиreлом, нахОДЯIЦИМСЯ в коиraктe С aнmгeHOM.
Примером обнаружения по вторичной реакции может служкгь метод Ухтерлони: aнrиreла и антигены помещают в лунки в агаровом геле и их молеКУЛЬJ диффундируют навстречу друг другу. Когда aнrигeн встречается с
антигелом в опгимальном сооrnоmении, комплексы анrиrело-антиген
прещfПИrnруют (выходят в осадок) и могут быть видимыми как непрозрачная
полоса.
Основа реакции прециrnrraции - СIIJнваЮfе мультивалеШllЫХ антигенов бивалеЮllЫМИ анпri'е.1ами.
Во:шожно несколько вариантов связывания Ат и Аг. Например. одна
аНПlГeННая детерминаЮ<l связьmается с бивалентным анпrгeлом и далее
http://www.mitht.ru/e-library
19
сшита быть не может. Две антигенные детерминаIflЫ при взаимодействии с Ат могуг образовыва1Ъ небольпrnе циклические или линейные структуры. Три или
больше антигеюlых детерм:инaкr образуют большие aгperaThI.
Врезультате может возникнуть:
•избыток 8НIШ'eна - на одну молекулу антигела много aнmreHa;
•избьrroк aнrитeла - на одну молекулу антигена много aнrиreл;
•точка молярной эквиваленrности - образуется самый большой
комrшекс.
Размеры и состав комrшексов очень важны, Т.К. определяют СУJI1>бу
таких комrшексов в организме. KOМlUIeKCы, образующиеся вБШIЗИ точки эквиваленrности или при изБЫП<е aнrиreлa, имеют много выступающих Fc-
областей aнmreл, которые связываются с Fс-рецепroрами мажрофагов и
поглощaюrcя этmm ЮIегками. Небольшие KOМlUIeKCЫ при избьmre aиmreла
имеют много выступающих Fc-облаС1'еЙ aиrиreл, которые связываются с
рецепroрами макрофагов и поглощаются этmm ЮIencaми. Небопыпие коМIШек:сы при избьnxе aнrигена имеют лиmь по одной Fс-области, слабо связываются с мажрофагами и неэффeIcrивно разрушаются. BMecro этого они
осаждаются в мелких кровеносных сосудах кожи, почек, суставов, где
aкmвируют систему комrшемeIПa, вызblвц воспаление и деструкцию ткани.
Таким образом, выpa6a'Iывaeмыe aиrиreлa mnщииpyIQl' процесс
уничтожения внедряющихся МИlq)оорганизМОII с помощью фагоцитов и белков системы комплемеma. Но это не единcmеlПlblе способы участия: amиreл в зaщm:e от инфеIЩИИ.
ВнеДРИВIПИЙСJl орrанизм. покры1ъlй антителами
/*~
1
Фагоцитоз, |
Уничтожение |
|
|
|
усилеШIЫЙ |
клетки |
Уничтожение |
||
антителами |
спомоmью |
при участии |
||
* |
К-клеток |
|||
системы КОМlUIемента |
||||
KleтIOl, покрытые антителами, ~lOГ)T быть также убиты (без фагоцитоза) другими кнетками с рецепторами, узнаюши~1И Fc-облаСTh антител.
НаиБОЛее !lКГИВНЫе из таких К:lc:I'ОК называются K-к.lетка~1И и.lИ К:lетками
http://www.mitht.ru/e-library
20
киллерами. Они выглядsrr как лимфоциты, но не являются Т- ИJIИ B-К.'Iетками.
Механизм убивающего действия К-клеток неизвестен. В результате полyчaercя, что хотя сами по себе аигитела не могуг убива1Ъ вторгающиеся
организмы, они выываю'r их гибе.1JЪ, моБИJIИЗуя КОИIШеменг, фагоциIы и К
клетки. Кроме того, aиnrreла могуг присоедиюm>cя К вирусам или токсииам, блоmpуя их рецепторы, инarcr:ивируют их, пpewпcтвуют дальиейшему связыванию с юIеткой-мишeныо.
ВОПРОСЫ для САМОСТОЯТF.ЛЪНОЙРАБОТЫ
1.I<ame ЮIeпGI образуются из пmopипoтeиmой cmоловойЮIетки?
2.Чro являercя цeнrpaльвымилимфои.цвъn.m: орraнaыи у пmц?
3.Каковы главные вопросы иммунологии? В чем заюпочается сущecmеННШ[
4.разница bleждУ первыы Итреп.иы вопросоы?
5.I<ame тиIIы иммунного ответа вы знаете? В чем они зaxmoчaюrcя?
6.Omпшпe схему развиrия B-ЮIetOК.
7.Кажой тип иымуноглобулинов первым образуercя в B-ЮIетк:е?
8.Что такое Ia-aиrиreны?
9.Каше последствия имеет cтaдюI развиrия B-ЮIeпaI пролиферация?
10.что Т81Сое B-ЮIentИ mooпи?
11.В чем зaюnoчaeтcя фyнrщия B-ЮIетки?
12.Гипотезы: раБО1ы иммунной системы.
13.что Т81Сое ашигеННШ[ детерминaнra?
14.что Т81Сое гаптен?
15.Что такое ИЮiYНологическая ТОЛЛepaш1lОС1Ъ?
16.В чем зaxmoчается <rmeТ на первый главный вопрос имыунологии?
17.Классификация и C1pyICI)'pные особениоcm иммуноглобулинов.
18.Чro такое Fab- и Fс-фрагменты?
19.Основные СВОЙC'Пla IgМ, 19D, IgG, 19A, IgE.
20.Какой изonm иимуноглобулииов не обнаружен в секретируемой форме?
21.Что такое сродcmо?
22.Что такое авиднОС1Ъ?
23.Оцените, насколько авидность IgM больше авидности IgG.
24.Что такое созревание сродства?
25.каким образом можно обнаружить и измерmъ взаимодействие антите:lа с антигенои?
26.На чем основан метод Ухтерлони?
27.Опишите механизмы действия антиreл по отношению .к чужеродным
шrrиreнзи.
http://www.mitht.ru/e-library