1. Иммуногены
2. Толерогены
3. Аллергены
Иммуногены при попадании в организм способны индуцировать продуктивную
реакцию иммунной системы, которая заканчивается выработкой факторов
иммунитета (антитела, антигенореактивные клоны лимфоцитов). В клинической
практике иммуногены используют для иммунодиагностики, иммунотерапии и
иммунопрофилактики многих патологических состояний.
Толероген является полной противоположностью иммуногену. При
взаимодействии с системой приобретенного иммунитета он вызывает включение
альтернативных механизмов, приводящих к формированию иммунологической
толерантности или неотвечаемости на эпитопы данного толерогена. Толерогену, как
правило, присуща мономерность, низкая молекулярная масса, высокая эпитопная
плотность и высокая дисперсность (безагрегатность) коллоидных растворов.
Толерогены используют для профилактики и лечения иммунологических
конфликтов и аллергии путем наведения искусственной неотвечаемости на
отдельные антигены.
Аллерген также воздействует на систему приобретенного иммунитета. Однако, в
отличие от иммуногена, производимый им эффект формирует патологическую
реакцию организма в виде гиперчувствительности немедленного или замедленного
типа. По своим свойствам аллерген не отличается от иммуногена. В клинической
практике аллергены применяют для диагностики инфекционных и аллергических
заболеваний.
Среди иммуногенов выделяют две группы антигенов, различающихся по
необходимости вовлечения Т-лимфоцитов в индукцию иммунного ответа. Это —
Т-зависимые и Т-независимые антигены.
Иммунная реакция в ответ на введение Т-зависимого антигена реализуется при
обязательном участии Т-лимфоцитов (Т-хелперов). К Т-зависимым относится
большая часть известных антигенов.
Тимуснезависимые антигены (I и II типа):
1. Обладают митогенными или повторяющимися эпитопами.
2. Вызывают формирование только мало-специфичного гуморального иммунного
ответа с участием В-лимфоцитов и образованием антител класса IgM.
3. Не участвуют Т-хелперы, поэтому нет переключения синтеза антител на
классы IgG и IgA.
4. Не образуются клетки иммунологической памяти.
Тимусзависимые антигены:
1. Вызывают формирование высокоспецифичного иммунного ответа как
гуморального, так и клеточного типа.
2. Образуются клетки иммунологической памяти.
3. В формировании иммунного ответа принимают участие 3 вида клеток:
АПК+Тh+В2 – или Т-лимфоциты (CD8+ - лимфоциты).
Антигены микроорганизмов
О-АГ – соматический антиген, входит в структуру ЛПС клеточной стенки Грам «-» бактерий.
К-капсульный антиген- представлен 3 антигенами: А, В и L, отличающимися по
чувствительности к температуре и химическим веществам.
Н – жгутиковый антиген
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.
Протективные антигены – антитела, выработанные на данные антигены
обладают ротективными свойсвами. Защищают организм человека от развития
инфекционного процесса при попадании микроорганизма, несущего данный
антиген. Данные антигены – основа современных вакцин.
Перекрестно-реагирующие антигены - Гетерогенные - представлены
антигенными детерминантами, общими для организмов разных таксономических
групп. Например, сходство АГ эритроцитов группы 0 и чумной палочки затрудняет
распознавание последних иммунной системой; во многом это обусловливает
высокую смертность от чумы.
Примером является гомология определенных компонентов штаммов стрептококка и тканей организма, приводящая к развитию перекрестных реакций между: антигенами углеводного происхождения стрептококка и гликопротеидами клапанов миокарда; синовиальными оболочками суставов; базальной мембраной клубочков почек; - некоторыми компонентами клеточной стенки и тканями головного мозга.
Поэтому после перенесенной стрептококковой инфекции возможно поражение
органов человека антителами, выработанными на схожие антигены.
Антигены гистосовместимости
На цитоплазматических мембранах практически всех клеток макроорганизма
обнаруживаются антигены гистосовместимости. Большая часть из них относится к
системе главного комплекса гистосовместимости, или МНС (аббр. от англ. Main
Hystocompatibility Complex).
Антигены гистосовместимости играют ключевую роль в осуществлении специфического распознавания «свой-чужой» и индукции приобретенного иммунного ответа.
Они определяют совместимость органов и тканей при трансплантации в пределах одного
вида, генетическую рестрикцию (ограничение) иммунного реагирования и другие
эффекты.
Биосинтез МНС определяется генами, локализованными сразу в нескольких
локусах короткого плеча 6-й хромосомы.
МНС имеет сложную структуру и высокую полиморфность. По химической
природе антигены гистосовметимости представляют собой гликопротеиды, прочно
связанные с цитоплазматической мембраной клеток. Их отдельные фрагменты
имеют структурную гомологию с молекулами иммуноглобулинов и поэтому относятся к единому суперсемейству.
Различают два основных класса молекул МНС и один дополнительный:
1. Условно принято, что МНС I класса индуцирует преимущественно клеточный
иммунный ответ.
2. МНС II класса— гуморальный.
3. МНС II класса
МНС I класса
состоит из двух нековалентно связанных полипептидных цепей с
разной молекулярной массой
1. Процесс формирования комплекса «МНС I класса-антиген» протекает
внутриклеточно непрерывно.
2. В его состав включаются любые эндогенно синтезированные пептиды, в
том числе вирусные. Комплекс изначально собирается в эндоплазматическом
ретикулуме, куда при помощи особого белка, протеосомы, переносятся
пептиды из цитоплазмы. Включенный в комплекс пептид придает
структурную устойчивость МНС I класса. В его отсутствие функцию
стабилизатора выполняет шаперон (калнексин).
Для МНС I класса характерна высокая скорость биосинтеза — процесс
завершается за 6 часов.
Этот комплекс экспрессируются на поверхности практически всех клеток,
кроме эритроцитов (в безъядерных клетках отсутствует биосинтез) и клеток
ворсинчатого трофобласта («профилактика» отторжения плода). Плотность МНС I
класса достигает 7000 молекул на клетку, и они покрывают около 1 % ее
поверхности. Экспрессия молекул заметно усиливается под влиянием цитокинов.
Основная биологическая роль HLA I класса состоит в том, что они определяют
биологическую индивидуальность («биологический паспорт») и являются
маркерами «своего» для иммунокомпетентных клеток. Заражение клетки вирусом
или мутация изменяют структуру HLAI класса. Содержащая чужеродные или
модифицированные пептиды молекула МНС I класса имеет нетипичную для данного
организма структуру и является сигналом для активации Т-киллеров.
Клетки, отличающиеся по I классу, уничтожаются как чужеродные.
МНС 1 – для облегчения распознавания внутриклеточной инфекции.
МНС II класса
1. Во-первых, они имеют более сложное строение.
2. Во-вторых, «щель Бьоркмана» в МНС II класса образована одновременно
обеими цепочками. Она вмещает больший по размеру олигопептид (12-25
аминокислотных остатков), причем последний полностью «скрывается»
внутри этой щели и в таком состоянии не обнаруживается специфическими
антителами.
3. В-третьих, МНС II класса включает в себя пептид, захваченный из
внеклеточной среды путем эндоцитоза, а не синтезированный самой
клеткой.
4. В-четвертых, МНС II класса экспрессируется на поверхности
ограниченного числа клеток: дендритных, В-лимфоцитах, Т-хел-перах,
активированных макрофагах, тучных, эпителиальных и эндотелиальных
клетках. Обнаружение МНС II класса на нетипичных клетках
расценивается в настоящее время как иммунопатология.
Биосинтез МНС II класса протекает в эндоплазматическом ретикулуме,
образующийся димерный комплекс затем встраивается в цитоплазматическую
мембрану. До включения в него пептида комплекс стабилизируется шапероном
(калнексином). МНС II класса экспрессируется на мембране клетки в течение часа после эндоцитоза антигена. Экспрессия комплекса может быть усилена γ-интерфероном и снижена простагландином.
Биологическая роль МНС II класса чрезвычайно велика. Фактически этот
комплекс участвует в индукции приобретенного иммунного ответа. Фрагменты молекулы антигена экспрессируются на цитоплазматической мембране особой группы клеток, которая получила название антигенпрезентирующих клеток (АПК). Это еще более узкий круг среди клеток, способных синтезировать МНС II класса. Наиболее активной АПК считается дендритная клетка, затем — В-лимфоцит и макрофаг.
Основные методы выявления антител и антигенов
Методы определения антител и антигенов основаны на различных способах регистрации их взаимодействия. С некоторой степенью условности их можно разделить на следующие группы:
методы, основанные на реакции преципитации;
методы, основанные на реакции агглютинации;
методы, основанные на использовании меченых антител или антигенов.
Методы, основанные на реакции преципитации
Основная модель реакции антиген-антитело представлена преципитацией, в ходе которой антиген из раствора осаждается специфическими антителами. Комплекс антиген-антитело выпадает в осадок только при определенных соотношениях концентраций реагирующих молекул. Область этих соотношений, при которых в надосадочной жидкости после образования преципитата не обнаруживаются ни свободные антигены, ни свободные антитела, называется зоной эквивалентности. Вне этой зоны, когда существует избыток антител или антигена, феномен преципитации не развивается, так как образуется растворимый комплекс антиген-антитело.
Реакция преципитации широко применяется в лабораторной практике для диагностики инфекционных заболеваний бактериальной этиологии (сибирская язва, чума, острая респираторная инфекция и др.).
В судебной медицине РП используется для определения видовой принадлежности белка (кровавых пятен, спермы и т.д.).
С помощью РП можно выявить не только видовую, но и групповую специфичность белка. С ее помощью, например, была определена степень родства различных видов животных и растений.
Применение РП для санитарно-гигиенического контроля пищевых продуктов позволяет выявить фальсификацию мясных, рыбных, мучных изделий, примеси в молоке и т.д.
Двойная радиальная иммунодиффузия
Принцип метода. В лунки, вырезанные в агаровом или агарозном геле, помещают антиген и антисыворотку, которые диффундируют навстречу друг другу. В том участке геля, где их соотношения эквивалентны, образуется видимый преципитат. Двойную радиальную иммунодиффузию проводят на предметных стеклах (микрометод).
Принципиально возможны четыре варианта расположения линий преципитации:
Обе линии преципитации полностью сливаются. Это говорит об идентичности обоих антигенов.
Линии преципитации пересекаются. Это значит, что реагирующие с антисывороткой детерминанты антигенов неидентичны, и следовательно, сами антигены различны.
Одна линия длиннее и продолжается за другую в виде так называемой «шпоры». Это означает, что оба антигена обладают некоторыми общими детерминантами и образуют с соответствующими антителами иммунные комплексы, приводящие к слиянию линий. Кроме того, один из антигенов имеет больше детерминант, чем другой, что при наличии соответствующих антител в антисыворотке приводит к образованию шпоры.
Обе линии преципитации перекрещиваются и сливаются одновременно. Это означает, что оба антигена содержат как одинаковые, так и различные детерминанты, которые вступают в реакцию с антителами полиспецифической антисыворотки.
Иммуноэлектрофорез
Иммуноэлектрофоретический анализ представляет собой сочетание электрофореза в агаровом геле с иммунодиффузией.
Принцип ИЭФ состоит в следующем. Вначале проводят электрофоретическое разделение белков (антигенов) в забуференном геле агара; после снятия напряжения вдоль направления движения белков в электрическом поле в геле вырезают канавку, в которую вносят преципитирующую иммунную сыворотку. Антиген и антисыворотка диффундируют в геле навстречу друг другу, и в месте их взаимодействия возникают дугообразные линии преципитации, число, положение и форма которых дают представление о составе исходной смеси антигенов.
С помощью данного метода в клинической иммунологии полуколичественно определяют концентрацию иммуноглобулинов различных классов, идентифицируют миеломные белки. Также ИЭФ используется при диагностике иммунодефицитных состояний. Метод незаменим в последовательном наблюдении за процессом очистки белковых препаратов. Его часто используют также для контроля подлинности и чистоты этих препаратов.
Электроиммунный анализ
Гель агарозы, содержащий антисыворотку, распределяют равномерным слоем по плоской поверхности. Препарат, содержащий антиген вносят в различных разведениях в серию последовательных лунок в геле. Из лунок под воздействием постоянного электрического тока антигены мигрируют в слой агарозы, где они взаимодействуют с иммуноглобулинами. В результате этого взаимодействия образуются преципитаты АГ-АТ, приобретающие вытянутую, заостренную форму, напоминающую ракету. Отсюда другое название метода – ракетный иммуноэлектрофорез. Длина зоны преципитации при прочих равных условиях (концентрация геля, концентрация антисыворотки в геле, толщина слоя геля, режим электрофореза) находится в прямой зависимости от концентрации антигена. ЭИА используют для количественного определения белков в жидкостях организма.