Антигены, основные свойства. Антигены гистосовместимости. Процессинг антигено в
Антигены - вещества различного происхождения, несущие признаки генетической чужеродности и вызывающие развитие иммунных реакций (гуморальных, клеточных, иммунологической толерантности, иммунологической памяти и др.).
Свойства антигенов, наряду с чужеродностью , определяет их иммуногенность- способность вызывать иммунный ответ и антигенность - способность (антигена) избирательно взаимодействовать со специфическими антителами или антиген- распознающими рецепторами лимфоцитов.
Антигенами могут быть белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты в комбинации между собой или липидами. Антигенами являются любые структуры, несущие признаки генетической чужеродности и распознаваемые в этом качестве иммунной системой. Наибольшей иммуногенностью обладают белковые антигены, в том числе бактериальные экзотоксины, вирусная нейраминидаза.
Многообразие понятия “антиген”.
Антигены разделены на полные (иммуногенные) , всегда проявляющие иммуногенные и антигенные свойства, и неполные (гаптены) , не способные самостоятельно вызывать иммунный ответ.
Гаптены обладают антигенностью, что обусловливает их специфичность, способность избирательно взаимодействовать с антителами или рецепторами лимфоцитов, определяться иммунологическими реакциями. Гаптены могут стать иммуногенными при связывании с иммуногенным носителем (например, белком), т.е. становятся полными.
За специфичность антигена отвечает гаптенная часть, за иммуногенность- носитель (чаще белок).
Иммуногенность зависит от ряда причин (молекулярного веса, подвижности молекул антигена, формы, структуры, способности к изменению). Существенное значение имеет степень гетерогенности антигена, т.е. чужеродность для данного вида (макроорганизма), степени эволюционной дивергенции молекул, уникальности и необычности структуры. Чужеродность определяется также молекулярной массой, размерами и строением биополимера, его макромолекулярностью и жесткостью структуры. Белки и другие высокомолекулярные вещества с более высоким молекулярным весом наиболее иммуногенны. Большое значение имеет жесткость структуры, что связано с наличием ароматических колец в составе аминокислотных последовательностей. Последовательность аминокислот в полипептидных цепочках- генетически детерминированный признак.
Антигенность белков является проявлением их чужеродности, а ее специфичность зависит от аминокислотной последовательности белков, вторичной, третичной и четвертичной (т.е. от общей конформации белковой молекулы) структуры, от поверхностно расположенных детерминантных групп и концевых аминокислотных остатков. Коллоидное состояние и растворимость- обязательные свойства антигенов.
Специфичность антигенов зависит от особых участков молекул белков и полисахаридов, называемых эпитопами. Эпитопы или антигенные детерминанты- фрагменты молекул антигена, вызывающие иммунный ответ и определяющие его специфичность. Антигенные детерминанты избирательно реагируют с антителами или антиген- распознающими рецепторами клетки.
Структура многих антигенных детерминант известна. У белков это обычно фрагменты из 8- 20 выступающих на поверхности аминокислотных остатков, у полисахаридов- выступающие О- боковые дезоксисахаридные цепи в составе ЛПС, у вируса гриппа- гемагглютинин, у вируса иммунодефицита человека- мембранный гликопептид.
Эпитопы качественно могут отличаться, к каждому могут образовываться “свои” антитела. Антигены, содержащие одну антигенную детерминанту, называют моновалентными, ряд эпитопов- поливалентными. Полимерные антигены содержат в большом количестве идентичные эпитопы (флагеллины, ЛПС).
Основные типы антигенной специфичности (зависят от специфичности эпитопов).
1.Видовая - характерна для всех особей одного вида (общие эпитопы).
2.Групповая - внутри вида (изоантигены, которые характерны для отдельных групп). Пример- группы крови (АВО и др.).
3.Гетероспецифичность - наличие общих антигенных детерминант у организмов различных таксономических групп. Имеются перекрестно- реагирующие антигены у бактерий и тканей макроорганизма.
а. Антиген Форсмана- типичный перекрестно- реагирующий антиген, выявлен в эритроцитах кошек, собак, овец, почке морской свинки.
б.Rh- система эритроцитов. У человека Rh- антигены агглютинируют антитела к эритроцитам обезьян Macacusrhesus, т.е. являются перекрестными.
в. Известны общие антигенные детерминанты эритроцитов человека и палочки чумы, вирусов оспы и гриппа.
г. Еще пример- белок А стрептококка и ткани миокарда (клапанный аппарат).
Подобная антигенная мимикрия обманывает иммунную систему, защищает от ее воздействия микроорганизмы. Наличие перекрестных антигенов способно блокировать системы, распознающие чужеродные структуры.
4.Патологическая. При различных патологических изменениях тканей происходят изменения химических соединений, что может изменять нормальную антигенную специфичность. Появляются “ожоговые”, “лучевые”, “раковые” антигены с измененной видовой специфичностью. Существует понятие аутоантигенов - веществ организма, к которым могут возникать иммунные реакции (так называемые аутоиммунные реакции) , направленные против определенных тканей организма. Чаще всего это относится к органам и тканям, в норме не подвергающихся воздействию иммунной системы в связи с наличием барьеров (мозг, хрусталик, паращитовидные железы и др.).
5.Стадиоспецифичность . Имеются антигены, характерные для определенных стадий развития, связанные с морфогенезом. Альфа- фетопротеин характерен для эмбрионального развития, синтез во взрослом состоянии резко увеличивается при раковых заболеваниях печени.
Антигенная специфичность и антигенное строение бактерий.
Для характеристики микроорганизмов выделяют родовую, видовую, групповую и типовую специфичность антигенов. Наиболее точная дифференциация осуществляется с использованием моноклональных антител (МКА), распознающих только одну антигенную детерминанту.
Обладая сложным химическим строением, бактериальная клетка представляет целый комплекс антигенов. Антигенными свойствами обладают жгутики, капсула, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, рибосомы и другие компоненты цитоплазмы, токсины, ферменты.
Основными видами бактериальных антигенов являются:
Соматические или О- антигены (у грамотрицательных бактерий специфичность определяется дезоксисахарами полисахаридов ЛПС);
Жгутиковые или Н- антигены (белковые);
Поверхностные или капсульные К- антигены.
Выделяют протективные антигены , обеспечивающие защиту (протекцию) против соответствующих инфекций, что используется для создания вакцин.
Суперантигены (некоторые экзотоксины, например- стафилококковый) вызывают чрезмерно сильную иммунную реакцию, часто приводят к побочным реакциям, развитию иммунодефицита или аутоиммунных реакций.
Антигены гистосовместимости.
При пересадках органов возникает проблема совместимости тканей, связанная со степенью их генетического родства, реакциями отторжения чужеродных аллогенных и ксеногенных трансплантатов, т.е. проблемами трансплантационного иммунитета. Существует ряд тканевых антигенов. Трансплантационные антигены во многом определяют индивидуальную антигенную специфичность организма. Сопокупность генов, определяющих синтез трансплантационных антигенов, получила название главной системы гистосовместимости. У людей она часто называется системой HLA (Humanleucocyteantigens), в связи с четким представительством на лейкоцитах трансплантационных антигенов. Гены этой системы расположены на коротком плече хромосомы С6. Система HLA - это система сильных антигенов. Спектр молекул МНС уникален для организма, что определяет его биологическую индивидуальность и позволяет различать “чужое- несовместимое”.
Семь генетических локусов системы разделены на три класса.
Гены первого класса контролизуют синтез антигенов класса 1, определяют тканевые антигены и контролируют гистосовместимость. Антигены класса 1 определяют индивидуальную антигенную специфичность, они представляют любые чужеродные антигены Т- цитотоксическим лимфоцитам. Антигены класса 1 представлены на поверхности всех ядросодержащих клеток. Молекулы МНС класса 1 взаимодействуют с молекулой CD8, экспрессируемой на мембране предшественников цитотоксических лимфоцитов (CD- clasterdifference).
Гены МНС класса 2 контролируют антигены класса 2. Они контролируют ответ к тимусзависимым антигенам. Антигены класса 2 экспрессированы преимущественно на мембране иммунокомпетентных клеток (прежде всего макрофагов и В- лимфоцитов, частично- активированных Т- лимфоцитов). К этой же группе генов (точнее- области HLA- D) относятся также гены Ir - силы иммунного ответа и гены Is - супрессии иммунного ответа. Антигены МНС класса 2 обеспечивают взаимодействие между макрофагами и В- лимфоцитами, участвуют во всех стадиях иммунного ответа- представлении антигена макрофагами Т- лимфоцитам, взаимодействии (кооперации) макрофагов, Т- и В- лимфоцитов, дифференцировке иммунокомпетентных клеток. Антигены класса 2 принимают участие в формировании противомикробного, противоопухолевого, трансплантационного и других видов иммунитета.
Структуры, с помощью которых белки МНС классов 1 и 2 связывают антигены (так называемые активные центры) по уровню специфичности уступают только активным центрам антител.
Гены МНС класса 3 кодируют отдельные компоненты системы комплемента.
Процессинг антигенов - это их судьба в организме. Одной из важнейших функций макрофагов является переработка антигена в иммуногенную форму (это собственно и есть процессинг антигена) и представление его иммунокомпетентным клеткам. В процессинге, наряду с макрофагами, участвуют В- лимфоциты, дендритные клетки, Т- лимфоциты. Под процессингом понимают такую переработку антигена, в результате которой пептидные фрагменты антигена (эпитопы), необходимые для передачи (представления), отбираются и связываются с белками МНС класса 2 (или класса 1). В таком комплексном виде антигенная информация передается лимфоцитам. Дендритные клетки имеют значение в фиксации и длительном хранении (депонировании) переработанного антигена.
Экзогенные антигены подвергаются эндоцитозу и расщеплению в антиген- представляющих (презентирующих) клетках. Фрагмент антигена, содержащий антигенную детерминанту, в комплексе с молекулой класса 2 МНС транспортируется к плазматической мембране антиген- представляющей клетки, встраивается в нее и представляется CD4 Т- лимфоцитам.
Эндогенные антигены - продукты собственных клеток организма. Это могут быть вирусные белки или аномальные белки опухолевых клеток. Их антигенные детерминанты представляются CD8 Т- лимфоцитам в комплексе с молекулой класса 1 МНС.
Гуморальный иммунитет. Иммуноглобулины. Роль антител в иммунном ответе. Реакция антиген- антитело, ее применение .
Основными формами иммунного ответа на попадание антигена в организм являются: биосинтез антител, образование клеток иммунной памяти, реакция гиперчувствительности немедленного типа, реакция гиперчувствительности замедленного типа, иммунологическая толерантность, идиотип- антиидиотипические отношения.
Для гуморального иммунитета характерна выработка специфических антител (иммуноглобулинов).
Антитела - специфические белки гамма- глобулиновой природы, образующиеся в организме в ответ на антигенную стимуляцию и способные специфически взаимодействовать с антигеном (invivo, invitro). В соответствии с международной классификацией совокупность сывороточных белков, обладающих свойствами антител, называют иммуноглобулинами.
Уникальность антител заключается в том, что они способны специфически взаимодействовать только с тем антигеном, который вызвал их образование.
Иммуноглобулины (Ig) разделены в зависимости от локализации на три группы:
Сывороточные (в крови);
Секреторные (в секретах- содержимом желудочно- кишечного тракта, слезном секрете, слюне, особенно- в грудном молоке) обеспечивают местный иммунитет (иммунитет слизистых);
Поверхностные (на поверхности иммунокомпетентных клеток, особенно В- лимфоцитов).
Любая молекула антител имеет сходное строение (Y- образную форму) и состоит из двух тяжелых (Н) и двух легких (L) цепей, связанных дисульфидными мостиками. Каждая молекула антител имеет два одинаковых антигенсвязывающих фрагмента Fab (fragmentantigenbinding), определяющих антительную специфичность, и один Fc (fragmentconstant) фрагмент, который не связывает антиген, но обладает эффекторными биологическими функциями. Он взаимодействует со “своим” рецептором в мембране различных типов клеток (макрофаг, тучная клетка, нейтрофил).
Концевые участки легких и тяжелых цепей молекулы иммуноглобулина вариабельны по составу (аминокислотным последовательностям) и обозначаются как VLи VH области. В их составе выделяют гипервариабельные участки, которые определяют структуру активного центра антител (антигенсвязывающий центр или паратоп). Именно с ним взаимодействует антигенная детерминанта (эпитоп) антигена. Антигенсвязывающий центр антител комплементарен эпитопу антигена по принципу “ключ - замок” и образован гипервариабельными областями L- и Н- цепей. Антитело свяжется антигеном (ключ попадет в замок) только в том случае, если детерминантная группа антигена полностью вместится в щель активного центра антител.
Легкие и тяжелые цепи состоят из отдельных блоков- доменов. В легких (L) цепях - два домена- один вариабельный (V) и один константный (C), в тяжелых (H) цепях- один Vи 3 или 4 (в зависимости от класса иммуноглобулина) C домена.
Существуют легкие цепи двух типов- каппа и лямбда, они встречаются в различных пропорциях в составе различных (всех) классов иммуноглобулинов.
Выявлено пять классов тяжелых цепей- альфа (с двумя подклассами), гамма (с четырьмя подклассами), эксилон, мю и дельта. Соответственно обозначению тяжелой цепи обозначается и класс молекул иммуноглобулинов- А, G, E, Mи D.
Именно константные области тяжелых цепей, различаясь по аминокислотному составу у различных классов иммуноглобулинов, в конечном результате и определяют специфические свойства иммуноглобулинов каждого класса.
Известно пять классов иммуноглобулинов, отличающихся по строению тяжелых цепей, молекулярной массе, физико- химическим и биологическим характеристикам: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD. В составе IgG выделяют 4 подкласса (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), в составе IgA- два подкласса (IgA1, IgA2).
Структурной единицей антител является мономер, состоящий из двух легких и двух тяжелых цепей. Мономерами являются IgG, IgA (сывороточный), IgDи IgE. IgM- пентамер (полимерный Ig). У полимерных иммуноглобулинов имеется дополнительная j (joint) полипептидная цепь, которая объединяет (полимеризует) отдельные субъединицы (в составе пентамера IgM, ди- и тримера секреторного IgA).
Основные биологические характеристики антител.
1. Специфичность - способность взаимодействия с определенным (своим) антигеном (соответствие эпитопа антигена и активного центра антител).
2 . Валентность- количество способных реагировать с антигеном активных центров (это связано с молекулярной организацией- моно- или полимер). Иммуноглобулины могут быть двухвалентными (IgG) или поливалентными (пентамер IgM имеет 10 активных центров). Двух- и более валентные антитела навывают полными антителами . Неполные антитела имеют только один участвующий во взаимодействии с антигеном активный центр (блокирующий эффект на иммунологические реакции, например, на агглютинационные тесты). Их выявляют в антиглобулиновой пробе Кумбса, реакции угнетения связывания комплемента.
3. Афинность - прочность связи между эпитопом антигена и активным центром антител, зависит от их пространственного соответствия.
4. Авидность - интегральная характеристика силы связи между антигеном и антителами, с учетом взаимодействия всех активных центров антител с эпитопами. Поскольку антигены часто поливалентны, связь между отдельными молекулами антигена осуществляется с помощью нескольких антител.
5. Гетерогенность - обусловлена антигенными свойствами антител, наличием у них трех видов антигенных детерминант:
- изотипические - принадлежность антител к определенному классу иммуноглобулинов;
- аллотипические- обусловлены аллельными различиями иммуноглобулинов, кодируемых соответствующими аллелями Ig гена;
- идиотипические- отражают индивидуальные особенности иммуноглобулина, определяемые характеристиками активных центров молекул антител. Даже тогда, когда антитела к конкретному антигену относятся к одному классу, субклассу и даже аллотипу, они характеризуются специфическими отличиями друг от друга (идиотипом). Это зависит от особенностей строения V- участков H- и L- цепей, множества различных вариантов их аминокислотных последовательностей.
Понятие о поликлональных и моноклональных антителах будет дано в следующих разделах.
Характеристика основных классов иммуноглобулинов.
IgG. Мономеры, включают четыре субкласса. Концентрация в крови- от 8 до 17 г/л, период полураспада- около 3- 4 недель. Это основной класс иммуноглобулинов, защищающих организм от бактерий, токсинов и вирусов. В наибольшем количестве IgG- антитела вырабатываются на стадии выздоровления после инфекционного заболевания (поздние или 7Sантитела), при вторичном иммунном ответе. IgG1 и IgG4 специфически (через Fab- фрагменты) связывают возбудителей (опсонизация) , благодаря Fc- фрагментам IgG взаимодействуют с Fc- рецепторам фагоцитов, способствуя фагоцитозу и лизису микроорганизмов. IgG способны нейтрализовать бактериальные экзотоксины, связывать комплемент. Только IgG способны транспортироваться через плаценту от матери к плоду (проходить через плацентарный барьер) и обеспечивать защиту материнскими антителами плода и новорожденного. В отличие от IgM- антител, IgG- антитела относятся к категории поздних- появляются позже и более длительно выявляются в крови.
IgM. Молекула этого иммуноглобулина представляет собой полимерный Ig из пяти субъединиц, соединенных дисульфидными связями и дополнительной J- цепью, имеет 10 антиген- связывающих центров. Филогенетически это наиболее древний иммуноглобулин. IgM- наиболее ранний класс антител, образующихся при первичном попадании антигена в организм. Наличие IgM- антител к соответствующему возбудителю свидетельствует о свежем инфицировании (текущем инфекционном процессе). Антитела к антигенам грамотрицательных бактерий, жгутиковым антигенам- преимущественно IgM- антитела. IgM- основной класс иммуноглобулинов, синтезируемых у новорожденных и младенцев. IgM у новорожденных- это показатель внутриутробного заражения (краснуха, ЦМВ, токсоплазмоз и другие внутриутробные инфекции), поскольку материнские IgM через плаценту не проходят. Концентрация IgM в крови ниже, чем IgG- 0,5- 2,0 г/л, период полураспада- около недели. IgM способны агглютинировать бактерии, нейтрализовать вирусы, активировать комплемент, активизировать фагоцитоз, связывать эндотоксины грамотрицательных бактерий. IgM обладают большей, чем IgG авидностью (10 активных центров), аффинность (сродство к антигену) меньше, чем у IgG.
IgA. Выделяют сывороточные IgA (мономер) и секреторные IgA (IgAs). Сывороточные IgA составляют 1,4- 4,2 г/л. Секреторные IgAs находятся в слюне, пищеварительных соках, секрете слизистой носа, в молозиве. Они являются первой линией защиты слизистых, обеспечивая их местный иммунитет. IgAs состоят из Ig мономера, J-цепи и гликопротеина (секреторного компонента). Выделяют два изотипа- IgA1 преобладает в сыворотке, субкласс IgA2 - в экстраваскулярных секретах.
Секреторный компонент вырабатывается эпителиальными клетками слизистых оболочек и присоединяется к молекуле IgA в момент прохождения последней через эпителиальные клетки. Секреторный компонент повышает устойчивость молекул IgAs к действию протеолитических ферментов. Основная роль IgA- обеспечение местного иммунитета слизистых. Они препятствуют прикреплению бактерий к слизистым, обеспечивают транспорт полимерных иммунных комплексов с IgA, нейтрализуют энтеротоксин, активируют фагоцитоз и систему комплемента.
IgE. Представляет мономер, в сыворотке крови находится в низких концентрациях. Основная роль- своими Fc- фрагментами прикрепляется к тучным клеткам (мастоцитам) и базофилам и опосредует реакции гиперчувствительности немедленного типа. К IgE относятся “антитела аллергии”- реагины. Уровень IgE повышается при аллергических состояниях, гельминтозах. Антигенсвязывающие Fab- фрагменты молекулы IgE специфически взаимодействует с антигеном (аллергеном), сформировавшийся иммунный комплекс взаимодействует с рецепторами Fc- фрагментов IgE, встроенных в клеточную мембрану базофила или тучной клетки. Это является сигналом для выделения гистамина, других биологически активных веществ и развертывания острой аллергической реакции.
IgD. Мономеры IgD обнаруживают на поверхности развивающихся В- лимфоцитов, в сыворотке находятся в крайне низких концентрациях. Их биологическая роль точно не установлена. Полагают, что IgD участвуют в дифференциации В-клеток, способствуют развитию антиидиотипического ответа, участвуют в аутоиммунных процессах.
С целью определения концентраций иммуноглобулинов отдельных классов применяют несколько методов, чаще используют метод радиальной иммунодиффузии в геле (по Манчини)- разновидность реакции преципитации и ИФА.
Определение антител различных классов имеет важное значение для диагностики инфекционных заболеваний. Обнаружение антител к антигенам микроорганизмов в сыворотках крови- важный критерий при постановке диагноза- серологический метод диагностики. Антитела класса IgMпоявляются в остром периоде заболевания и относительно быстро исчезают, антитела класса IgG выявляются в более поздние сроки и более длительно (иногда- годами) сохраняются в сыворотках крови переболевших, их в этом случае называют анамнестическими антителами.
Выделяют понятия: титр антител, диагностический титр, исследования парных сывороток. Наибольшее значение имеет выявление IgM- антител и четырехкратное повышение титров антител (или сероконверсия - антитела выявляют во второй пробе при отрицательных результатах с первой сывороткой крови) при исследовании парных - взятых в динамике инфекционного процесса с интервалом в несколько дней- недель проб.
Реакции взаимодействия антител с возбудителями и их антигенами (реакция “антиген- антитело”) проявляется в виде ряда феноменов- агглютинации, преципитации, нейтрализации, лизиса, связывания комплемента, опсонизации, цитотоксичности и могут быть выявлены различными серологическими реакциями.
Динамика выработки антител. Первичный и вторичный иммунный ответ.
Первичный ответ- при первичном контакте с возбудителем (антигеном), вторичный- при повторном контакте. Основные отличия:
Продолжительность скрытого периода (больше- при первичном);
Скорость нарастания антител (быстрее- при вторичном);
Количество синтезируемых антител (больше- при повторном контакте);
Последовательность синтеза антител различных классов (при первичном более длительно преобладают IgM, при вторичном- быстро синтезируются и преобладают IgG- антитела).
Вторичный иммунный ответ обусловлен формированием клеток иммунной памяти. Пример вторичного иммунного ответа- встреча с возбудителем после вакцинации.
Роль антител в формировании иммунитета.
Антитела имеют важное значение в формировании приобретенного постинфекционного и поствакцинального иммунитета.
1. Связываясь с токсинами, антитела нейтрализуют их, обеспечивая антитоксический иммунитет.
2. Блокируя рецепторы вирусов, антитела препятствуют адсорбции вирусов на клетках, участвуют в противовирусном иммунитете.
3. Комплекс антиген- антитело запускает классический путь активации комплемента с его эффекторными функциями (лизис бактерий, опсонизация, воспаление, стимуляция макрофагов).
4. Антитела принимают участие в опсонизации бактерий, способствуя более эффективному фагоцитозу.
5. Антитела способствуют выведению из организма (с мочой, желчью) растворимых антигенов в виде циркулирующих иммунных комплексов.
IgG принадлежит наибольшая роль в антитоксическом иммунитете, IgM- в антимикробном иммунитете (фагоцитоз корпускулярных антигенов), особенно в отношении грамотрицательных бактерий, IgA- в противовирусном иммунитете (нейтрализация вирусов), IgAs- в местном иммунитете слизистых оболочек, IgE- в реакциях гиперчувствительности немедленного типа.
Литература:
1. Пяткин К.Д. «Микробиология», 1980.
2. Поздеев О.К. «Медицинская микробиология» под ред. Покровского В. И., учебник для ВУЗов, 2001.
3. Королюк А.М., Сбойчаков В.Б. «Медицинская бактериология», 1-е издание.
4. Королюк А.М., Сбойчаков В.Б. «Медицинская вирусология», 2-е издание.
5. Алишукина А.И. «Медицинская микробиология», Ростов 2003. Учебное пособие для мед. ВУЗов.
Воробьев А.А. «Медицинская микробиология, вирусология, иммунология», Москва 2004. Учебное пособие для мед. ВУЗов
ГУМОРАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ АДАПТИВНОГО ИММУНИТЕТА
Гуморальный иммунитет – одна из форм приобретенного иммунитета. Играет важную роль в противоинфекционной защите организма и обусловливается специфическими антителами , выработанными в ответ на чужеродный антиген . Считают, что патогенные микроорганизмы, размножающиеся в организме внеклеточно, как правило, обусловливают гуморальный иммунитет.
Антигены. Классификация антигенов
Антигены – это высокомолекулярные соединения. При попадании в организм вызывают иммунную реакцию и взаимодействуют с продуктами этой реакции: антителами и активированными лимфоцитами.
Классификация антигенов.
1. По происхождению:
1) естественные (белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, бактериальные экзо– и эндотоксины, антигены клеток тканей и крови);
2) искусственные (динитрофенилированные белки и углеводы);
3) синтетические (синтезированные полиаминокислоты, полипептиды).
2. По химической природе:
1) белки (гормоны, ферменты и др.);
2) углеводы (декстран);
3) нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК);
4) конъюгированные антигены (динитрофенилированные белки);
5) полипептиды (полимеры a-аминокислот, кополимеры глутамина и аланина);
6) липиды (холестерин, лецитин, которые могут выступать в роли гаптена, но, соединившись с белками сыворотки крови, они приобретают антигенные свойства).
3. По генетическому отношению:
1) аутоантигены (происходят из тканей собственного организма);
2) изоантигены (происходят от генетически идентичного донора);
3) аллоантигены (происходят от неродственного донора того же вида);
4) ксеноантигены (происходят от донора другого вида).
4. По характеру иммунного ответа:
1) тимусзависимые антигены (иммунный ответ зависит от активного участия Т-лимфоцитов);
2) тимуснезависимые антигены (запускают иммунный ответ и синтез антител В-клетками без Т-лимфоцитов).
Выделяют также:
1) Внешние антигены; попадают в организм извне. Это микроорганизмы, трансплантированные клетки и чужеродные частицы, которые могут попадать в организм алиментарным, ингаляционным или парентральным путем;
2) Внутренние антигены; возникают из поврежденных молекул организма, которые распознаются как чужие;
3) Скрытые антигены – определенные антигены (например, нервная ткань, белки хрусталика и сперматозоиды); анатомически отделены от иммунной системы гистогематическими барьерами в процессе эмбриогенеза; толерантность к этим молекулам не возникает; их попадание в кровоток может приводить к иммунному ответу.
Иммунологическая реактивность против измененных или скрытых собственных антигенов возникает при некоторых аутоиммунных заболеваниях.
Свойства антигенов
Антигены разделены на:
1. Полные (иммуногенные), всегда проявляющие иммуногенные и антигенные свойства,
2. Неполные (гаптены), не способные самостоятельно вызывать иммунный ответ.
1. Специфичность – структуры особенно отличающие 1 антиген от другого. Специфический участок – антигенная детерминанта (или эпитоп) избирательно реагирует с рецепторами и специфично с антигенами. Чем больше эпитопов, тем больше вероятности иммунного ответа.
2. Антигенность – избирательное реагирование со специфическими антителами или анти-специфичными клетками, способность вызывать иммунный ответ в определенном организме.
3. Чужеродность – без нее нет антигенности.
4. Иммуногенность – способность создавать иммунитет; зависит: от генетических особенностей, от размера, от количества эпитопов.
5. Толерантность – альтернатива в создании иммунитета; отсутствие иммунного ответа; не отвечает иммунный ответ на антигены – аалергия на уровне организма – иммунологическая терпимость.
Виды антигенов
1. Антигены бактерий:
1) Группоспецифические (встречаются у разных видов одного рода или семейства);
2) Видоспецифические (встречаются у различных представителей одного вида);
3) Типоспецифические (определяют серологические варианты – серовары, антигеновары – внутри одного вида).
2. Антигены вирусов:
1) Суперкапсидные антигены – поверхностные оболочечные;
2) Белковые и гликопротеидные антигены;
3) Капсидные – оболочечные;
4) Нуклеопротеидные (сердцевинные) антигены.
3. Гетероантигены – общие для представителей разных видов антигенные комплексы или общие антигенные детерминанты на различающихся по другим свойствам комплексах. За счет гетероантигенов могут возникать перекрестные иммунологические реакции. У микробов различных видов и у человека встречаются общие, сходные по строению антигены. Эти явления называются антигенной мимикрией.
4. Суперантигены – это особая группа антигенов, которые в очень малых дозах вызывают поликлональную активацию и пролиферацию большого числа Т-лимфоцитов. Суперантигенами являются бактериальные энтеротоксины, стафилококковые, холерные токсины, некоторые вирусы (ротавирусы).
Особые вещества, генетически нам чужеродные, которые провоцируют иммунный ответ организма через активацию специфических В- и/или Т-лимфоцитов, называются антигенами. Свойства антигенов подразумевают их взаимодействие с антителами. Практически любая молекулярная структура может вызвать данную реакцию, например: белки, углеводы, липиды и т. д.
Чаще всего ими становятся бактерии и вирусы, которые каждую секунду нашей жизни пытаются попасть внутрь клеток, чтобы передать и размножить свою ДНК.
Структура
Чужеродные структуры обычно представляют собой высокомолекулярные полипептиды или полисахариды, но другие молекулы, такие как липиды или нуклеиновые кислоты, могут также выполнять их функции. Более мелкие образования становятся этим веществом, если они соединяются с более крупным протеином.
Антигены сочетаются с антителом. Комбинация очень похожа на аналогию замка и ключа. Каждая молекула Y-образного антитела имеет по крайней мере две области связывания, которые могут прикрепляться к определенному участку на антигене. Антитело способно соединиться с одинаковыми частями двух разных клеток одновременно, что может привести к агрегации соседних элементов.
Строение антигенов состоит из двух частей: информационной и несущей. Первая определяет специфичность гена. За нее отвечают определенные участки белка, называемые эпитопами (антигенными детерминантами). Это фрагменты молекул, которые провоцируют иммунитет на ответные действия, заставляя его защищаться и производить антитела со схожими характеристиками.
Несущая часть помогает веществу проникнуть внутрь организма.
Химическое происхождение
- Протеины. Антигены обычно представляют собой большие органические молекулы, которые являются белками или крупными полисахаридами. Они отлично справляются со своими обязанностями из-за своей высокой молекулярной массы и структурной сложности.
- Липиды. Считаются неполноценными из-за их относительной простоты и отсутствия структурной стабильности. Однако, когда они присоединяются к протеинам или полисахаридам, то могут действовать как полные вещества.
- Нуклеиновые кислоты. Плохо подходят на роль антигенов. Свойства антигенов отсутствуют в них из-за относительной простоты, молекулярной гибкости и быстрого распада. Антитела к ним могут вырабатываться путем их искусственной стабилизации и связывания с иммуногенным носителем.
- Углеводы (полисахариды). Сами по себе слишком малы, чтобы функционировать самостоятельно, но в случае антигенов эритроцитарной группы крови, белковые или липидные носители могут вносить свой вклад в необходимый размер, а полисахариды, присутствующие в виде боковых цепочек, придают иммунологическую специфичность.
Основные характеристики
Чтобы называться антигеном, вещество обязано обладать определенными свойствами.
Прежде всего, оно должно быть чужеродным тому организму, куда стремится попасть. Например, если реципиент трансплантата получает донорский орган с несколькими основными различиями HLA (человеческого лейкоцитарного антигена), орган воспринимается как чужеродный и впоследствии отторгается реципиентом.
Вторая функция антигенов - это иммунногенность. То есть чужеродное вещество должно при проникновении внутрь восприниматься иммунной системой как агрессор, вызывать ответную реакцию и заставлять ее вырабатывать специфические антитела, способные уничтожить захватчика.
За это качество отвечают многие факторы: структура, вес молекулы, ее скорость и т. д. Важную роль играет то, насколько инородной является она для индивидуума.
Третьим качеством является антигенность — умение вызывать реакцию у определенных антител и сцепляться с ними. За это отвечают эпитопы, и именно от них зависит тип, к которому относится враждебный микроорганизм. Данное свойство дает возможность связываться с Т-лимфоцитами и другими атакующими клетками, но не может вызвать сам иммунный ответ.
Например, частицы с более низкой молекулярной массой (гаптены) способны соединяться с антителом, но для этого они должны быть прикреплены к макромолекуле в качестве носителя для запуска самой реакции.
Когда несущие антиген клетки (такие как эритроциты), от донора переливаются реципиенту, они могут быть иммуногенными так же, как внешние поверхности бактерий (капсула или клеточная стенка), а также поверхностные структуры других микроорганизмов.
Коллоидное состояние и растворимость — это обязательные свойства антигенов.
Полные и неполные антигены
В зависимости от того, насколько хорошо выполняют свои функции, эти вещества бывают двух типов: полные (состоящие из белка) и неполные (гаптены).
Полный антиген способен обладать иммуногенностью и антигенностью одновременно, индуцировать образование антител и вступать с ними в конкретные и наблюдаемые реакции.
Гаптены - вещества, которые не могут из-за своего крошечного размера влиять на иммунитет и поэтому должны сливаться с крупными молекулами, чтобы те могли их доставить к «месту преступления». В этом случае они становятся полноценными, а за специфичность отвечает гаптенная часть. Определяются реакциями in vitro (исследованиями, произведенными в лабораторных условиях).
Такие вещества известны как чужеродные или несамостоятельные, а те, что присутствуют на собственных клетках организма, называются авто- или само-антигенами.
Специфичность
- Видовая — присутствует у живых организмов, относящихся к одному виду и имеющих общие эпитопы.
- Типовая — бывает у совершенно непохожих существ. Например, это идентичность между стафилококком и соединительными тканями человека или красными кровяными тельцами и чумной палочкой.
- Патологическая — возможна при необратимых изменениях на клеточном уровне (например, от радиации или лекарственных препаратов).
- Стадиоспецифическая — вырабатывается только на каком-то этапе существования (у плода при внутриутробном развитии).
Аутоантигены начинают вырабатываться при сбоях, когда иммунная система признает определенные участки своего же организма как чужеродные и пытается разрушить их при помощи синтеза с антителами. Природа таких реакций до сих пор точно не установлена, но приводит к таким страшным неизлечимым заболеваниям, как васкулит, СКВ, рассеянный склероз и многим другим. В постановке диагноза данных случаев необходимы in vitro исследования, которые находят разбушевавшиеся антитела.
Группы крови
На поверхности всех кровяных телец расположено огромное количество различных антигенов. Все они объединены благодаря специальным системами. Всего их насчитывается более 40.
Эритроцитарная группа отвечает за совместимость крови при переливании. В нее входит, например, серологическая система ABO. Все группы крови обладают общим антигеном - Н, который является предшественником образования веществ А и В.
В 1952 году из Мумбаи сообщили об очень редком примере, в котором антигены A, В и H отсутствовали на красных кровяных тельцах. Это группа крови была названа «бомбейской» или «пятой». Такие люди могут принять кровь только от своей собственной группы.
Еще одной системой является резус-фактор. Некоторые антигены Rh представляют структурные компоненты мембраны эритроцита (RBC). Если они отсутствуют, то оболочка деформируется и приводит к гемолитической анемии. Кроме того, резус очень важен при беременности и его несовместимость у матери и ребенка может приводить к большим проблемам.
Когда антигены не являются частью структуры мембраны (например, А, B и H), их отсутствие не влияет на целостность эритроцитов.
Взаимодействие с антителами
Возможно только при условии, что молекулы обоих достаточно близки для того, чтобы некоторые из отдельных атомов поместились в комплементарные углубления.
Эпитопом является соответствующая область антигенов. Свойства антигенов позволяют большинству из них иметь несколько детерминантов; если два из них или более идентичны, то такое вещество считается мультивалентным.
Другой способ измерения взаимодействия - авидность связывания, которая отражает общую стабильность комплекса антител и антигенов. Она определяется как общая сила связывания всех ее мест.
Антигенпредставляющие клетки (АПК)
Те, которые могут поглотить антиген и доставить его в необходимое место. Существует три типа данных представителей в нашем организме.
- Макрофаги. Обычно находятся в состоянии покоя. Их фагоцитарные возможности значительно увеличиваются, когда они стимулируются для перехода в активную форму. Присутствуют наряду с лимфоцитами практически во всех лимфоидных тканях.
- Характеризуются длительными цитоплазматическими процессами. Их основная роль действовать в качестве ловцов антигенов. Они имеют не фагоцитарную природу и находятся в лимфоузлах, тимусе, селезенке и коже.
- B-лимфоциты. Выделяют на своей поверхности молекулы внутримембранного иммуноглобулина (Ig), которые функционируют как рецепторы клеточных антигенов. Свойства антигенов позволяют им связывать только один тип чужеродного вещества. Это делает их гораздо более эффективными, чем макрофаги, которые должны поглощать любой посторонний материал, попадающийся им на пути.
Потомки В-клеток (плазматических клеток) вырабатывают антитела.
План лекции:
1. Антигены: определение, строение, основные свойства.
2. Антигены микроорганизмов.
3. Антигены человека и животных.
4. Антитела: определение, основные функции, строение.
5. Классы иммуноглобулинов, их характеристика.
6. Динамика образования антител.
Антигены (от греч. anti - против, genos - создавать; термин предложил в 1899 г. Дойч ) - вещества различного происхождения, несущие признаки генетической чужеродности и при введении в организм вызывающие развитие специфических иммунологических реакций.
Основные функции антигенов:
Индуцируют иммунологический ответ (синтез антител и запуск реакций клеточного иммунитета).
Специфически взаимодействуют с образовавшимися антителами (in vivo и in vitro).
Обеспечивают иммунологическую память - способность организма отвечать на повторное введение антигена иммунологической реакцией, характеризующейся большей силой и более быстрым развитием.
Обуславливают развитие иммунологической толерантности - отсутствие иммунного ответа на конкретный антиген при сохранении спо-собности к иммунному ответу на другие антигены.
Строение антигенов:
Антигены состоят из 2 частей :
1. Высокомолекулярный носитель (шлеппер) - высокополимерный белок, определяющий антигенность и иммуногенность антигена.
2. Детерминантные группы (эпитопы) - поверхностные структуры антигена, комплементарные активному центру антител или рецептору Т-лимфоцита и определяющие специфичность антигена. На одном носителе может быть несколько разных эпитопов, состоящих из пептидов или липополисахаридов и располагающихся в разных частях молекулы антигена. Их разнообразие достигается за счет мозаики аминокислотных или липополисахаридных остатков, располагающихся на поверхности белка.
Количество детерминантных групп или эпитопов определяет валентность антигена .
Валентность антигена - количество одинаковых эпитопов на молекуле антигена, равное числу молекул антител, которые могут к ней присоединяться.
Основные свойства антигенов:
1. Иммуногенность - способность вызывать иммунитет, невосприимчивость к инфекции (применяется для характеристики инфекционных агентов).
2. Антигенность - способность вызывать образование специфических антител (частный вариант иммуногенности).
3. Специфичность - свойство, по которому антигены различаются между собой и определяющее способность избирательно реагировать со специфическими антителами или сенсибилизированными лимфоцитами.
Иммуногенность, антигенность и специфичность зависят от многих факторов.
Факторы, определяющие антигенность:
- Чужеродность (гетерогенность) - генетически обусловленное свойство антигенов одних видов животных отличаться от антигенов других видов животных (чем дальше друг от друга в фенотипическом отношении находятся животные, тем большей антигенностью по отношению друг к другу они обладают).
- Молекулярный вес должен быть не менее 10000 дальтон, с увеличением молекулярного веса антигенность возрастает.
- Химическая природа и химическая однородность: наибольшей антигенностью обладают белки, их комплексы с липидами (липопротеиды), с углеводами (гликопротеиды), с нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды), а также сложные полисахариды (при массе более 100000 D), липополисахариды; сами по себе нуклеиновые кислоты, липиды вследствие недостаточной жесткости структуры неиммуногенны.
- Жесткость структуры (помимо определенной химической природы антигены должны обладать определенной жесткостью структуры, например, денатурированные белки не обладают антигенностью).
- Растворимость (нерастворимые белки не могут находиться в коллоидной фазе и не вызывают развитие иммунных реакций).
Факторы, определяющие иммуногенность:
Свойства антигенов.
Способ введения антигена (перорально, внутрикожно, внутримышечно).
Доза антигена.
Интервал между введением.
Состояние иммунизированного макроорганизма.
Скорость разрушения антигена в организме и выведения его из организма.
Иммуногенность и антигенность могут не совпадать! Например, дизентерийная палочка обладает высокой антигенностью, но выраженного иммунитета против дизентерии не вырабатывается.
Факторы, определяющие специфичность:
Химическая природа антигенной детерминанты.
Строение антигенной детеминанты (вид и последовательность аминокислот в первичной полипептидной цепи).
Пространственная конфигурация антигенных детерминант.
Виды антигенов по строению:
1. Гаптены (неполноценные антигены) - это чистая детерминантная группа (имеют небольшую молекулярную массу, не распознаются иммунокомпетентными клетками, обладают только специфичностью, т.е. не способны вызывать образование антител, но вступают с ними в специфическую реакцию):
- простые - взаимодействуют с антителами в организме, но не способны реагировать с ними in vitro;
- сложные - взаимодействуют с антителами in vivo и in vitro.
2. Полноценные (конъюгированные) антигены - образуются при связывании гаптена с высокомолекулярным носителем, обладающим иммуногенностью.
3. Полугаптены - это неорганические радикалы (J - , Cr - , Br - , N +), связанные молекулами белка.
4. Проантигены - гаптены, способные присоединяться к белкам организма и сенсибилизировать их как аутоантигены.
5. Толерогены - антигены, способные подавлять иммунологические реакции с развитием специфической неспособности отвечать на них.
Виды антигенов по степени чужеродности:
1. Видовые антигены - антигены определенного вида организмов.
2. Групповые антигены (аллоантигены) - антигены, обусловливающие внутривидовые различия у особей одного вида, разделяющие их на группы (серогруппы у микроорганизмов, группы крови у человека).
3. Индивидуальные антигены (изоантигены) - антигены конкретного индивидуума.
4. Гетерогенные (перекрестнореагирующие, ксеноантигены) антигены - антигены, общие для организмов разных видов, далеко отстоящих друг от друга:
- антигенная мимикрия - длительное отсутствие иммунологической реакции на антигены из-за схожести с антигенами хозяина (микроорганизмы не распознаются как чужеродные);
- перекрестные реакции - образовавшиеся на антигены микроорганизмов антитела вступают в контакт с антигенами хозяина и могут вызывать иммунологический процесс (например: гемолитический стрептококк обладает перекрестнореагирующими антигенами с антигенами миокарда и почечных клубочков; вирус кори имеет перекрестнореагирующие антигены к белку миелину, поэтому иммунная реакция способствует демиелинизации нервных волокон и развитию рассеянного склероза).
Антигены микроорганизмов в зависимости от систематического положения:
1. Видоспецифические - антигены одного вида микроорганизмов.
2. Группоспецифические - антигены одной группы в пределах вида (подразделяют микроорганизмы на серогруппы ).
3. Типоспецифические - антигены одного типа (варианта) в пределах вида (подразделяют микроорганизмы на серовары/серотипы ).
Антигены главного комплекса гистосовместимости.
Антигены – генетически чужеродные вещества, которые при проникновении во внутреннюю среду организма или образуясь в организме, вызывают ответную специфическую иммунологическую реакцию, проявляющуюся синтезом антител, появлением сенсибилизированных лимфоцитов или возникновением толерантности к этому веществу, гиперчувствительности немедленного и замедленного типов, иммунологической памяти.
Свойства антигенов : специфичность (антигенность), иммуногенность.
Антигенность - это способность антигена индуцировать в организме иммунную реакцию.
Иммуногенность - это способность антигена формировать иммунитет.
Специфичность – это способность антигена избирательно взаимодействовать только с комплементарными ему антителами или Аг-распознающими рецепторами Т-лимфоцитов определенного клона.
Специфичность антигенов определяется особенностями структуры макромолекулы – наличием и характером эпитопов.
Эпитоп (антигенная детерминанта) – участок молекулы антигена, взаимодействующий с одним активным центром антитела или Т-клеточным рецептором. Эпитоп состоит из аминокислотных остатков. Количество эпитопов определяет валентность антигена.
Природа Аг. Антигенами являются природные или синтетические биополимеры, имеющие достаточно жесткую структуру и высокую молекулярную массу. Таковыми являются белки и их комплексы с углеводами (гликопротеиды), липидами (липопротеиды), нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды).
Наиболее выраженными антигенными свойствами обладают белки как биополимеры с выраженной генетической чужеродностью. Чем дальше в филогенетическом родстве отстоят животные, тем большей антигенностью обладают их белки по отношению друг к другу. Это свойство белков используется для выявления филогенетического родства животных разных видов, в судебно-медицинской экспертизе (определение видовой принадлежности пятен крови) и в пищевой промышленности (для выявления фальсификации мясных продуктов).
Выраженность антигенных свойств связанас :
Ø молекулярной массой;
Ø растворимостью (коллоидным состоянием), например, кератин – это высокомолекулярный белок, но не может быть представлен в виде коллоидного раствора и, поэтому не является антигеном;
Ø способом введения в организм (антигенные свойства одних Аг лучше проявляются при их введении перорально, других – внутрикожно, третьих – внутримышечно и т.д.;
Ø скоростью их метаболизма (разрушения) в организме.
Значение молекулярной массы . Полисахариды обладают антигенными свойствами только при молекулярной массе не менее 600 000. Белки обладают антигенностью при молекулярной массе более 5 000 – 10 000 (5 -10 кД). Слабыми антигенами являются высокомолекулярные соединения коллаген, желатин, протамины (у них малая молекулярная масса). Но из этого правила есть исключения:
Свиной гормон поджелудочной железы – инсулин с молекулярной массой 3,8 кД обладает антигенностью, кровезаменитель декстран с молекулярной массой 100 кД антигеном не является;
Нуклеиновые кислоты имеют большую молекулярную массу, но обладают меньшей антигенностью, чем белки.
При денатурации (коагуляции) высокой температурой, кислотами, щелочами белки утрачивают антигенные свойства.
Значение дозы Аг. Чем больше доза антигена, тем более выражен иммунный ответ. Однако при слишком большой дозе антигена может наступить иммунологическая толерантность, т.е. отсутствие ответа организма на антигенное раздражение. Это явление объясняют стимуляцией антигеном субпопуляции Т-супрессоров.
Значение скорости метаболизма Аг в организме. Полипептиды, состоящие из D-аминокислот, медленно и неполностью разрушаются ферментами организма и не являются Аг, в отличие от полипептидов, построенных из L-аминокислот, которые активно метаболизируются в организме.
ВИДЫ АНТИГЕНОВ:
1. Экзогенные, эндогенные;
2. Полноценные и неполноценные (гаптены, полугаптены);
3. Тимус-зависимые и тимус-независимые;
4. Суперантигены;
5. Гетерогенные;
6. Аутоантигены;
7. Опухолевые;
8. Бактериальные (группоспецифические, видоспецифические, типоспецифические, О-, К-, Н-антигены и другие);
9. Вирусные;
10. Грибковые;
11. Протективные;
12. Изоантигены;
13. Антигены главного комплекса гистосовместимости.
Экзогенные антигены – попадают в организм из окружающей среды, подвергаются эндоцитозу и расщеплению в Аг-представляющих клетках (макрофагах, дендритных клетках тимуса, фолликулярных отросчатых клетках лимфатических узлов и селезёнки, М-клетках лимфатических фолликулов пищеварительного тракта, клетках Лангерганса кожи). Затем Аг-детерминанта (эпитоп) в комплексе с молекулой класса II МНС, встраивается в плазматическую мембрану Аг-представляющей клетки и предъявляется CD 4 + Т-лимфоцитам (Т-хелперам);
Эндогенные антигены – продукты собственных клеток организма. Чаще всего это аномальные белки опухолевых клеток и вирусные белки, синтезируемые вирусинфицированными клетками хозяина. Их антигенные детерминанты (эпитопы) предъявляются в комплексе с молекулой класса I МНС CD 8 + Т-лимфоцитам (Т-киллерам).
Полноценные Аг – обладают способностью индуцировать образование антител и взаимодействовать с ними;
Неполноценные Аг(гаптены) – низкомолекулярные вещества, которые не обладают способностью индуцировать образование антител и, но взаимодействуют с готовыми специфичными антителами. Гаптены приобретают свойства полноценных антигенов при связывании с высокомолекулярными веществами, например белками (шлепперами). К гаптенам относятся лекарственные препараты, например, антибиотики, которые способны запускать иммунный ответ при связывании с белками организма (альбумином), а также с белками на поверхности клеток (эритроцитов, лейкоцитов). В результате образуются антитела, способные взаимодействовать с гаптеном. При повторном введении в организм гаптена возникает вторичный иммунный ответ, нередко в виде аллергической реакции, например анафилаксии;
Полугаптены – неорганические вещества – йод, бром, хром, никель, нитрогруппа, азот и т.д. – связываясь с белками, например, кожи, способны вызвать аллергический контактный дерматит (ГЗТ), развивающийся при повторных соприкосновениях кожи с хромированными, никелированными предметами, нанесении на кожу йода и т.д.
Тимус-зависимые антигены – это антигены, которые для индукции иммунного ответа требуют участия Т-лимфоцитов, этих антигенов большинство;
Тимус-независимые – антигены, которые способны стимулировать синтез антител без помощи Т-клеток, например, ЛПС бактериальных клеточных стенок, высокомолекулярные синтетические полимеры.
Суперантигены (бактериальные энтеротоксины (стафилококковый, холерный), некоторые вирусы (ротавирусы) и др. – особая группа антигенов, которые в значительно меньших дозах, чем другие антигены, вызывают поликлональную активацию и пролиферацию большого числа Т-лимфоцитов (более 20%, тогда как обычные антигены стимулируют 0,01% Т-лимфоцитов). При этом вырабатывается много ИЛ-2 и других цитокинов, вызывающих воспаление и повреждение тканей.
Гетерогенные Аг – это перекрёстно реагирующие Аг, общие антигены у различных видов микробов, животных и человека. Это явление называется антигенной мимикрией. Например, гемолитические стрептококки группы А содержат перекрестно реагирующие антигены (в частности, М-белок), общие с антигенами эндокарда и клубочков почек человека. Такие бактериальные антигены вызывают образование антител, перекрестно реагирующих с клетками человека, что приводи к развитию ревматизма и постстрептококкового гломерулонефрита. У возбудителя сифилиса имеются антигены фосфолипиды сходные с фосфолипидами сердца человека и животных, поэтому кардиолипиновый антиген сердца быка используется для выявления антител к бледной трепонеме в серодиагностике сифилиса (реакция Вассермана). Антиген Форсмана – выявлен в эритроцитах барана, кошек, собак, почках морских свинок, сальмонеллах.
Аутоантигены – это эндогенные антигены, вызывающие выработку аутоантител. Различают:
- естественные первичные (нормальная ткань хрусталика глаза, нервная ткань и др.), что связано с нарушением аутотолерантности,
Приобретенные вторичные – продукты повреждения тканей микробами, вирусами, ожоговые, лучевые, холодовые, которые возникают из собственных тканей в результате изменения тканей при ожогах, отморожениях, при действии радиоактивного излучения.
Опухолевые (онкоантигены, Т-антигены (tumor - опухоль) - в результате злокачественной трансформации нормальных клеток в опухолевые в них начинают экспрессироваться (проявляться) специфические аномальные антигены, отсутствующие в составе нормальных клеток. Выявление иммунологическими методами опухолевых антигенов даст возможность ранней диагностики онкологических заболеваний.
Бактериальные антигены:
- группоспецифические – общие антигены у разных видов одного рода или семейства,
- видоспецифические – антигены характерные представителям одного вида,
- типоспецифические – определяют серологические варианты (серовары, серотипы) внутри одного вида,
- Н-антигены (жгутиковый) – белок флагеллин, входящий в состав бактериальных жгутиков, термолабилен;
- О-антигены (соматический) – представляет собой ЛПС Гр- бактерий, термостабильны. Эпитопы соматического антигена представлены гексозами (галакторза, рамноза и др.) и аминосахарами (N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин). У Гр+ бактерий соматический антиген представлен глицерилтейхоевой и рибитолтейхоевой кислотами.
- К-антигены (капсульные антигены) – находятся в капсуле и связаны с поверхностным слоем липополисахарида клеточной стенки. Содержат кислые полисахариды, в состав которых входят галактуроновая, глюкуроновая и идуроновая кислоты. Капсульные антигены используют для приготовления вакцин против менингококков, пневмококков, клебсиелл. Однако введение больших доз полисахаридных антигенов может вызвать толерантность. У –кишечной палочки К-антиген подразделяют на фракции А (термостабильная), В, L (термолабильные). Разновидностью К-антигена является поверхностный Vi-антиген (у сальмонелл), который обусловливает вирулентность микроба и персистенцию возбудителя у бактерионосителей.
- Антигенами бактерий являются также их токсины, рибосомы, ферменты.
Вирусные – а) суперкапсидные (белковые и гликопротеидные, например гемагглютинин и нейраминидаза вируса гриппа), б) капсидные (белковые), в) серцевинные (нуклеопротеидные).
Грибковые – дрожжеподобные грибы Candida albicans содержат полисахарид клеточной стенки – маннан, цитоплазматические и ядерные белки. Среди них выявлено 80 антигенов. Эти антигены вызывают немедленные (антитела Ig m, Ig G, Ig A, Ig E классов) и замедленные (Т-клеточные) реакции и сенсибилизацию без клинических проявлений. Антигены грибов обладают иммуностимулирующим и иммунодепрессивным действием.
Протективные – это антигенные детерминанты (эпитопы) микроорганизмов, которые вызывают наиболее сильный иммунный ответ, что обеспечивает иммунитет к соответствующему возбудителю при повторной инфекции. Впервые были обнаружены в экссудате пораженной ткани при сибирской язве. Наиболее иммуногенные, протективные пептиды вирусов используются для создания синтетических вакцин.
Изоантигены – антигены, по которым индивидуумы одного вида отличаются друг от друга (например, антигены эритроцитов – система АВО групп крови, Rh-фактор, антигены лейкоцитов – главного комплекса гистосовместимости).
Антигены главного комплекса гистосовместимости – гликопротеины клеточных мембран, которые играют важную роль в иммунном ответе, реакции отторжения трансплантата, определяют предрасположенность к некоторым заболеваниям. Спектр молекул главного комплекса гистосовместимости уникален для каждого организма и определяет его биологическую индивидуальность, что позволяет отличать «своё» (гистосовместимое) от «чужого» (несовместимого). Главный комплекс гистосовместимости обозначается как МНС (Major Histocompability Complex). Антигены МНС у разных видов животных обозначают по разному: у мышей - Н2-система, у собаки – DLA, у кролика - RLA, у свиньи – SLA. У человека антигены главного комплекса гистосовместимости обозначают HLA (Human leucocyte antigenes), так как для клинических и экспериментальных целей в качестве антигенов главного комплекса гистосовместимости определяют лейкоцитарные антигены. Человеческие лейкоцитарные антигены кодируются генами локализованными в 6-ой хромосоме. По химической структуре и функциональному назначению HLA подразделяют на два класса.
Антигены l класса МНС представлены на поверхности всех ядросодержащих клеток. Они регулируют взаимодействие мжду Т-киллерами и клетками мишенями. Основная биологическая роль нтигенов l класса заключается в том, что они являются маркерами “своего”. Клетки, несущие антигены l класса не атакуются собственными Т-киллерами в связи с тем, что в эмбриогенезе аутореактивные Т-киллеры, распознающие антигены l класса на собственных клетках, уничтожаются. Антигены l класса взаимодействуют с молекулой CD 8 на мембране Т-киллера.
Антигены ll класса МНС располагаются преимущественно на мембране иммунокомпетентных клеток (макрофагах, моноцитах, В- и активированных Т-лимфоцитах.Антигены ll класса взаимодействуют с молекулой CD 4 мембраны Т-хелпера, что вызываеь выделение лимфокинов, стимулирующих пролиферацию и созревание Т-киллеров и плазматических клеток.
Определение HLA-антигенов необходимо в следующих ситуациях:
Þ При типировании тканей с целью подбора донора реципиенту;
Þ Для установления связи наличия определенных антигенов МНС и предрасположенности к тому или иному заболеванию. Наиболее выраженная корреляция выявлена между наличием HLA-В27 и болезнью Бехтерева (анкилозирующий спондилоартрит): 95% больных имеют этот антиген.
Þ При оценке иммунного статуса (выявление несущих HLA-DR антигены а) активированных Т-лимфоцитов и б) мононуклеаров, участвующих в распознавании антигенов.