ЗАНЯТИЕ 14
|
Тема занятия: Непрямые серологические реакции. Реакция связывания комплемента (РСК). Реакция непрямой гемагглютинации (РНГА). Реакция нейтрализации токсина антитоксином (РН). Учебная цель занятия: Продолжение знакомства с основами серодиагностики инфекционных заболеваний, антителами, строением имуноглобулинов, взаимодействием антигена с антителом in vitro, с механизмами непрямых серологических реакций – реакцией непрямой гемагглютинации, реакцией связывания комплемента, реакцией нейтрализации токсина антитоксической сывороткой (РНГА, РСК, РН). Задачи занятия: Освоить методику постановки реакции непрямой гемагглютинации, реакции связывания комплемента. Антитела Антителами называются белковые молекулы, способные к специфическому связыванию с антигенными детерминантами. 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 имуноглобулинов. 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. Эффекторные функции антител Кроме специфического связывания антигена антитела выполняют другие – эффекторные функции: связывание с клеточной мембраной и активацию комплемента. На мембране клеток, участвующих в иммунном ответе присутствуют рецепторы, способные связывать С-концевые участки антител различных классов. Молекулы IgG и IgА способны фиксироваться на моноцитах, макрофагах и нейтрофилах. Иммуноглобулины класса IgE связываются с рецепторами мембран тучных клеток и базофилов. Реакция АГ с антителом, фиксированным на поверхности клеток называется клеточно-опосредованной. Активация комплемента. На тяжелых цепях молекул IgG и IgМ имеются рецепторы для фракции С1 комплемента. Однако они становятся доступными только после взаимодействия антитела с антигеном (после образования иммунного комплекса). Комплекс АГ+АТ называется малым иммунным комплексом, который активирует систему комплемента по классическому пути (С1-С4-С2-С3-С5---С9), в результате чего образуется большой иммунный комплекс – АГ+АТ+Комплемент. Активировать комплемент способны иммунные комплексы с участием только иммуноглобулинов классов IgG и IgМ. Большие иммунные комплексы, в отличие от малых, распознаются и поглощаются макрофагами. В результате этого происходит удаление антигенов из кровеносного русла. Самостоятельная работа:
Методические указания к выполнению самостоятельной работы:
Постановка РНГА. В семь лунок планшета для иммунологических исследований внести по две капли фосфатного буферного раствора. В первую лунку прибавить две капли сыворотки крови больного сыпным тифом, после чего из первой лунки перенести 2 капли во вторую лунку, из второй – в третью и т.д. Из шестой лунки 2 капли удалить. Во все семь лунок (6 опытных и 1 контрольную) прибавить по 2 капли эритроцитарного диагностикума. После каждой операции необходимо промывать пипетку в промывочном растворе. Планшеты оставить при комнатной температуре на 45 минут, после чего учесть результаты.
Постановка РСК. РСК ставят в двух пробирках – опытной и контрольной. В опытную пробирку внести 0,5 мл сыворотки крови больного гонореей, в контрольную внести 0,5 мл сыворотки крови здорового донора, в обе пробирки внести по 0,5 мл лизата гонококков, а также по 0,5 мл комплемента. После каждой операции необходимо промывать пипетку в промывочном растворе. Пробирки поместить в термостат при температуре 37 °С на 30 минут. После инкубации в обе пробирки внести по 1,0 мл гемолитической системы. Пробирки встряхнуть и поместить в термостат при температуре 37 °С на 30 минут. При положительной реакции в опытной пробирке отмечают задержку гемолиза (жидкость бесцветная и осадок эритроцитов), в контрольной пробирке – гемолиз эритроцитов.
Реакция нейтрализации (РН) используется для определения в исследуемом материале наличия бактериальных токсинов или вирусов. Индикаторной системой служат биологические объекты. Постановка РН осуществляется в 2 этапа (первый этап – in vitro, второй этап - in vivo):
Одновременно исследуемый материал (без антисыворотки) вводят контрольной группе животных (клеточных культур). Учет результатов РН проводят после гибели животных (клеточных культур) контрольной группы. Если при этом в опытной группе животные (клеточные культуры) не погибают, реакцию считают положительной: антитела в этом случае нейтрализуют биологическое действие токсина (вируса). Контрольные вопросы по теме занятия:
Литература для подготовки к занятию: Основная литература:
Дополнительная литература:
|