Антиген антитело. Взаимодействие. Серологические реакции.

Антиген и антитело. Взаимодействие.
Антиген антитело реакция — специфическое взаимодействие антител с соответствующими антигенами, в результате которого образуются комплексы антиген — антитело (иммунные комплексы). Часто конечным результатом этой реакции является связывание токсинов, обездвиживание вирулентных бактерий, нейтрализация вирусов.

Антигенсвязывающие центры молекулы антитела могут связывать несколько неродственных антигенов. Такие антигены обладают структурным сходством и носят название перекрестно реагирующих. Гомогенная популяция молекул антител может связывать различные молекулы с очень малым структурным сходством или вовсе несхожие. В этом случае говорят о мультиспецифическом связывании, которое объясняют образованием связей в различных участках внутри антигенсвязывающих центров.

Реакция антиген антитело протекает в две фазы, которые различаются между собой по механизму и скорости.
Первая фаза — специфическое соединение активного центра антитела с соответствующими группами антигена или гаптена.
Вторая фаза — неспецифическая фаза, следующая за первой, визуально наблюдаемая реакция. При взаимодействии антител с простыми гаптенами вторая фаза, как правило, отсутствует. При некоторых условиях, например в отсутствие солей, первая фаза может осуществиться, а вторая — нет. Первая фаза протекает всегда быстро, а вторая иногда очень медленно.

Основу серологического исследования составляет иммунологиеская реакция –специфическое взаимодействие антиген антитело. Для ее постановки используют сыворотку, содержащую антитела.

Серологические реакции применяются в двух направлениях:
1. Для идентификации неизвестной антигенной структуры, с помощью известных антител, содержащихся в иммунных диагностических сыворотках;
2. Для серологической диагностики, для определения неизвестных АТ  с помощью известного антиген — диагностикума, приготовленного из эталонных  штаммов микробов.

Таким образом в серологических реакциях один из двух основных компонентов (антиген  или антитело) всегда должен быть известным.

Основные виды серологических реакции:
— агглютинации
— преципитации
— лизиса
— нейтрализации
— реакции с использованием метки и их различные модификации.

Реакция агглютинации: склеивание микроорганизмов, эритроцитов при действии на них специфических антител в присутствии электролита, образование осадка. Широко применяется для диагностики многих инфекционных заболеваний (брюшной тиф, паратиф – реакция Видаля; бруцеллез – реакция Райта — Хеддлсона; туляремия и др), также применяется для определения групп крови.

Для реакции необходимо три компонента:
1 — АГ (агглютиноген);
2 — АТ (агглютинин);
3 — ИХН .

Реакции агглютинации:

1. Развернутая реакция агглютинации (РА) — проводят в пробирках. К разведениям сыворотки больного добавляют взвесь убитых микроорганизмов (диагностикум) и через определенное время при t 37 отмечают наибольшее разведение(титр) сыворотки, при котором прошла агглютинация.

2. Ориентировочная реакция агглютинации — ставят на предметном стекле для определения возбудителя, выделенного от больного. К капле диагностической иммунной сыворотки в разведении 1:10, 1:20 добавляют чистую культуру возбудителя. Если появляется хлопьевидный осадок, ставят развернутую РА с культурой, выделенной от больного, и с разведениями диагностической сыворотки. Реакцию считают положительной, если агглютинация отмечается в разведении, близком к титру диагностической сыворотки. В контролях (сыворотка, разведенная изотоническим раствором хлорида натрия) осадок виде хлопьев должен отсутствовать.

3. Реакция непрямой гемагглютинации (РНГА) основана на использовании эритроцитов с адсорбированными на их поверхности АГ или АТ (эритроцитарный диагностикум), взаимодействие которых с соответствующими АТ или АГ сыворотки крови больных вызывает выпадение эритроцитов на дно пробирки в виде фестончатого осадка. Используется для определения беременности, выявления повышенной чувствительности больных к лекарственным препаратам и гормонам;

4. Реакция торможения гемагглютинации основана на способности антител иммунной сыворотки нейтрализовать вирусы, которые в результате теряют свойство склеивать эритроциты. Используется для диагностики вирусных болезней;

5. Реакция коагглютинации — разновидность реакции агглютинации, в которой антигены возбудителя определяют с помощью стафилококков, предварительно обработанных иммунной диагностической сывороткой.

Реакции преципитации — реакции, в которых происходит осаждение комплекса антиген-антитело. Антиген в данном случае должен быть растворимым. Осадок комплекса антиген-антитело называется преципитатом. Реакцию ставят путем наслоения раствора антигена на иммунную сыворотку. При оптимальном соотношении антиген-антитело на границе этих растворов образуется непрозрачное кольцо преципитата. Диаметр кольца преципитации пропорционален концентрации антигена.

Наибольшее распространение получила реакция преципитации в полужидком геле агара (двойная иммуно-иммунодиффузия, иммуноэлектрофорез и др.). Реакцию используют для определения содержания в крови иммуноглобулинов различных классов, компонентов системы комплемента.

Реакция нейтрализации
Реакция нейтрализации основана на способности антител иммунной сыворотки нейтрализовать повреждающее действие микроорганизмов или их токсинов на чувствительные клетки или ткани. При отсутствии повреждающего эффекта смеси антител и микробов или их токсинов на культуру клеток говорят о специфичности взаимодействия комплекса антиген антитело.

Реакции с участием комплемента
Реакции с участием комплемента основаны на активации комплемента в результате присоединения его к комплексу антиген-антитело. Если комплекс антиген-антитело не образуется, то комплемент присоединяется к комплексу эритроцит-антиэритроцитарное антитело, вызывая тем самым гемолиз (разрушение) эритроцитов (реакция радиального гемолиза). Применяется для диагностики инфекционных болезней, в частности, сифилиса.

Реакция с использованием меченых антител или антигенов
Реакция основана на том, что антигены тканей или микробы, обработанные иммунными сыворотками, меченными флюорохромами, способны светиться в ультрафиолетовых лучах люминисцентного микроскопа (реакция иммунофлюоресценции).

В иммуноферментном анализе вместо флюорохромов иммунную сыворотку можно метить ферментом (пероксидазой хрена или щелочной фосфатазой). Реакцию оценивают по окрашиванию раствора в желто-коричневый (пероксидаза) или желто-зеленый (фосфотаза) цвет.

Радиоиммунологический метод — количественное определение антител или антигенов, меченых радионуклидами, с применением аналогичных антигенов или антител.

Методы применяют для выявления антигенов микробов, определения гормонов, ферментов, лекарственных веществ и иммуноглобулинов.

Антигены.
Свойства и химическая характеристика антигенов. Гаптены.

Антигены – это любые генетически чужеродные для данного организма вещества (обычно биополимеры), которые, попав во внутреннюю среду организма или образуясь в организме, вызывают ответную специфическую иммунологическую реакцию: синтез антител, появление сенсибилизированных лимфоцитов или возникновение толерантности к этому веществу, гиперчувствительности немедленного и замедленного типов иммунологической памяти.

Антитела, вырабатываемые в ответ на введение антигена, специфически взаимодействуют с этим антигеном in vitro и in vivo, образуя комплекс антиген – антитело.

Антигены, вызывающие полноценный иммунный ответ, называются полными антигенами. Это органические вещества микробного, растительного и животного происхождения. Химические элементы, простые и сложные неорганические соединения антигенностью не обладают.

Антигенами могут быть как вредные, так и безвредные для организма вещества. Антигенами являются также бактерии, грибы, простейшие, вирусы, клетки и ткани животных, попавшие во внутреннюю среду макроорганизма, а также клеточные стенки, цитоплазматические мембраны, рибосомы, митохондрии, микробные токсины, экстракты гельминтов, яды многих змей и пчел, природные белковые вещества, некоторые полисахаридные вещества микробного происхождения, растительные токсины и т. д.

Антигенность определяется структурными особенностями биополимеров, являющихся генетически чужеродными для организма. Большинство из них содержат несколько видов антигенов. Количество антигенов в природе увеличивается в результате появления антигенных свойств у многих неантигенных субстанций при соединении их с другими веществами.

Гаптены — вещества, которые самостоятельно не вызывают иммунного ответа, но приобретают эту способность при конъюгации с высокомолекулярными белковыми носителями или в смеси с ними.

Гаптенами могут быть химические вещества с малой молекулярной массой или более сложные химические вещества, не обладающие свойствами полного антигена: некоторые бактериальные полисахариды, полипептид туберкулезной палочки (РРД), ДНК, РНК, липиды, пептиды. Гаптен является частью полного или конъюгированного антигена. Образующиеся к конъюгату белка с гаптеном антитела могут также реагировать и со свободным гаптеном.

Гаптены иммунного ответа не вызывают, но они вступают в реакцию с сыворотками, содержащими специфические к ним антитела.

Антигены обладают специфичностью, которая связана с какой-либо определенной химической группой в составе молекулы, называемой детерминантой, или эпитопом. Детерминанты антигена – это те его части, которые распознаются антителами и иммунокомпетентными клетками. Полные антигены могут иметь в своем составе две и более однозначные детерминантные группировки, поэтому они являются двухвалентными или поливалентными. Неполные антигены (гаптены) имеют лишь одну детерминантную группировку, т.е. являются одновалещными.

Наиболее выраженными антигенными свойствами обладают белки как биополимеры с выраженной генетической чужеродностью. Чем дальше друг от друга в филогенетическом развитии отстоят животные, тем большей антигенностью будут обладать их белки по отношению друг к другу. Это свойство белков используется для выявления филогенетического родства животных различных видов, а также в судебно-медицинской экспертизе (для определения видовой принадлежности пятен крови) и пищевой промышленности (для выявления фальсификации мясных продуктов).

Большое значение имеет молекулярная масса антигена. Антигенностью обладают биополимеры молекулярной массой не менее 5-10 кД. Из этого правила существуют исключения: нуклеиновые кислоты обладают большой молекулярной массой, но по сравнению с белком их антигенные свойства гораздо менее выражены. Сывороточный альбумин и гемоглобин обладают одинаковой молекулярной массой (~ 70 000), но альбумин является более сильным антигеном, чем гемоглобин. Это обусловлено различием в валентности указанных белков, т.е. числе содержащихся в них детерминантных групп.

Антигенность связывают с жесткой поверхностной структурой детерминант, расположением аминокислот, составляющих полипептидные цепи, особенно их концевые части. Например, желатин многие годы не считался антигеном из-за отсутствия жестких структур на поверхности молекулы, хотя представляет собой белок с большой молекулярной массой. Молекула желатина может «приобрести свойства антигена, если ввести в ее структуру тирозин или другое химическое вещество, придающее жесткость поверхностным структурам.

Антигенная детерминанта полисахаридов состоит из нескольких гексозных остатков.Антигенные свойства желатина, гемоглобина и других слабых антигенов можно усилить, адсорбируя их на различных носителях (каолин, активированный уголь, химические полимеры, гидроокись алюминия и др.). Эти вещества повышают иммуноген-ность антигена. Они называются адъювантами (см. главу 9). На иммунный ответ влияет количество поступающего антигена: чем его больше, 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 можно объяснить стимуляцией антигеном субпопуляции супрессорных Т-лимфоцитов.

Важным условием антигенности является растворимость антигена. Кератин – высокомолекулярный белок, но он не может быть представлен в виде коллоидного раствора и не является антигеном. Гаптены из-за небольшой молекулярной массы не фиксируются иммунокомпетентными клетками макроорганизма и не могут вызвать ответную иммунологическую реакцию. Если молекулу гаптена искусственно укрупнить, конъюгировав ее с крупной белковой молекулой, получится полноценный антиген, специфичность которого будет определять гаптен.

Белок-носитель при этом может терять свою видовую специфичность, так как детерминанты гаптена расположены на его поверхности и перекрывают его собственные детерминанты. Полугаптены – неорганические радикалы (йод, бром, нит-рофуппа, азот и т. д.), присоединившиеся к белковой молекуле, могут менять иммунологическую специфичность белка.

Такие йодированные или бромированные белки вызывают образование антител, специфичных к йоду и брому соответственно, т. е. к тем детерминантам, которые располагаются на поверхности полного антигена.

Проантигены – гаптены, которые могут соединяться с собственными белками организма и сенсибилизировать его как аутоантигены. Например, продукты расщепления пенициллина в соединении с белками организма могут быть антигенами. Гетероантигены – общие антигены, встречающиеся у разных видов животных. Впервые этот феномен был отмечен в опытах Дж. Форсмана (1911), который иммунизировал кролика суспензией органов морской свинки. Полученная от кролика сыворотка содержала антитела, вступавшие во взаимодействие не только с белками морской свинки, но и с эритроцитами барана. Оказалось, что полисахариды морской свинки в антигенном отношении одинаковы с полисахаридами эритроцитов барана.

Гетероантигены обнаружены у человека и некоторых видов бактерий. Например, возбудитель чумы и эритроциты человека с 0 группой крови имеют общие антигены. В результате иммунокомпетентные клетки этих людей не реагируют на возбудителя чумы как на чужеродный антиген и не развивают полноценной иммунологической реакции, что нередко приводит к летальному исходу.

Аллоантигены (изоантигены) – различные антигены внутри одного вида. В настоящее время в эритроцитах человека обнаружено более 70 антигенов, которые дают около 200 000 сочетаний. Для практического здравоохранения решающее значение имеют группы крови в системе АВО и резус-антиген. Кроме эритроцитарных антигенов, у человека существуют и другие аллоантигены, например антигены главного комплекса гистосовместимости – МНС (Major Histocompatibility Complex).

В 6-й паре хромосом человека располагаются трансплантационные антигены HLA (Human Leucocyte Antigens), детерминирующие тканевую совместимость при пересадке тканей и органов. Тканям человека присуща абсолютная индивидуальность, и подобрать донора и реципиента с одинаковым набором тканевых антигенов практически невозможно (исключение – однояйцевые близнецы). Клетки злокачественных опухолей также содержат антигены, отличающиеся от антигенов нормальных клеток, что используется для иммунодиагностики опухолей (см. главу 9).

Антигены бактерий, вирусов, грибов, простейших являются полными антигенами. В соответствии с химическим составом, содержанием и качеством белков, липидов, их комплексов анти-генность у разных видов микроорганизмов различна. Поэтому каждый вид представляет собой антигенную мозаику (см. главу 2). Антигены микроорганизмов используют для получения вакцин и диагностических препаратов, а также идентификации и индикации микроорганизмов.

В процессе эволюции антигенная структура некоторых микроорганизмов может меняться. Особенно большой изменчивостью антигенной структуры обладают вирусы (гриппа, ВИЧ). Таким образом, антигены, как генетически чужеродные вещества, осуществляют запуск иммунной системы, приведение ее в функционально активное состояние, выражающееся в проявлении тех или иных иммунологических реакций, направленных на устранение неблагоприятного воздействия антигена.

Антигены

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

Антигены — белки, полисахариды, мукополисахариды, липополисахариды, высокомолекулярные препараты нуклеиновых кислот.

Антигены. Основные свойства:

1. Чужеродность – понятие, применительное к конкретному организму или виду. Например, кроличий альбумин не обладает чужеродностью по отношению к организму кролика, однако для морской свинки он будет чужеродным антигеном, вызывающим иммунный ответ.
2. Специфичность – особенности строения, по которым антигены отличаются друг от друга. Специфическое строение антигенов обусловливает специфичность иммунного ответа, т.е. направленность иммунного ответа только на вводимый антиген.
3. Антигенность – способность антигена избирательно реагировать со специфическими к нему АТ (Покровский).
   

   Это свойство зависит от степени чужеродности, особенностей строения, и от молекулярной массы вещества. Наименьшая молекулярная масса веществ, против которых удается получить антитела составляет около 1000 Дальтон. Вещества меньшей молекулярной массы являются неполноценными антигенами или гаптенами. Несмотря на то, что гаптены обладают чужеродностью, и способны связываться с готовыми антителами, они не способны индуцировать образование антител. Однако гаптены могут приобрести свойства полноценных антигенов, если удается искусственно увеличить их молекулярную массу: например, присоединить гаптен к белку или адсорбировать на коллоидных частицах.

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

Антигены бактерий.
Все компоненты бактериальной клетки являются полноценными антигенами. Среди бактериальных антигенов различают структурные, непосредственно связанные с клеткой, и секретируемые во внешнюю среду.

В соответствии с принадлежностью антигенов к определенным структурам бактериальной клетки различают следующие их виды:

1. Соматический антиген – О-антиген. Это антиген клеточной стенки бактерий. У Г+ бактерий основным соматическим антигеном являются тейхоевые кислоты, у Г- это липополисахарид (эндотоксин). О-антиген термостабилен.
2. Жгутиковый антиген – Н-антиген. Имеется только у подвижных бактерий, состоит из белка флагеллина, термолабилен.
3. Капсульный – К-антиген. Поверхностный антиген вещества капсулы. Имеет мукополисахаридную или белковую природу, термолабилен.

Разновидностью капсульного антигена является Vi-антиген (антиген вирулентности), который имеется у возбудителя брюшного тифа.

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

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

Антигены. Структурные основы антигенной специфичности.
Антитела связываются не со всей поверхностью антигена, а с определенным небольшим участком, который называется антигенной детерминантой или эпитопом. В белковой молекуле величина антигенной детерминанты соответствует последовательности из 6-8 аминокислот.

Специфичность антигенной детерминанты зависит от  величины молекул, входящих в ее состав, их пространственного расположения и распределения положительных и отрицательных зарядов на поверхности антигенной детерминанты.

У антигенов белковой природы антигенные детерминанты состоят, преимущественно, из гидрофильных аминокислот и образуют на поверхности белковой глобулы выступы или петли, причем на одной молекуле антигена может находиться от нескольких до нескольких сотен антигенных детерминант, имеющих различную специфичность. Количество антигенных детерминант, приходящихся на одну молекулу антигена определяет валентность антигена.

Например, молекула яичного альбумина имеет 5 антигенных детерминант (валентность равна 5); молекула дифтерийного токсина – 8 детерминант (валентность=8), валентность молекулы тиреоглобулина равна 40 и т.д.

Антигены. Типы специфичности.

1. Видовая специфичность – обусловлена совокупностью антигенов, одинаковых у всех особей данного вида.
2. Групповая специфичность – обусловливает антигенные различия особей внутри вида; например, по антигенным группам крови.
3. Типовая специфичность – понятие, имеющее отношение, в основном, к микроорганизмам. Например, пневмококки по специфичности полисахаридных антигенов делятся на типы 1,2,3,4 и т.д.
4. Гетероспецифичность (перекрестная) – наличие общих антигенов у представителей различных видов. Например, эритроциты кур, лошадей, собак, кошек, мышей имеют общий антиген (Форсмана), который отсутствует у человека. Белки разных видов животных, выполняющих в организме одинаковую функцию, например, альбумины крови, имеют антигенное сходство. У некоторых микроорганизмов, например у стрептококка, имеются антигены, сходные с антигенами человека.
5. Патологическая специфичность – измененная под воздействием различных факторов специфичность собственных тканевых антигенов (например, в результате ожога, переохлаждения, воздействия излучений)

Farmf | литература для фармацевтов

Антитела.
Природа антител.

Антитела. В ответ на введение антигена иммунная система вырабатывает антитела – белки, способные специфически соединяться с антигеном, вызвавшим их образование, и таким образом участвовать в иммунологических реакциях. Относятся антитела к γ-глобулинам, т. е. наименее подвижной в электрическом поле фракции белков сыворотки крови. В организме γ-глобулины вырабатываются особыми клетками – плазмоцитами.

Количество γ-глобулина в сыворотке крови составляет примерно 30% от всех белков крови (альбуминов, а-, b-глобулинов и др.). В соответствии с Международной классификацией γ-глобулины, несущие функции антител, получили название иммуноглобулинов и обозначаются символом Ig. Следовательно, антитела – это иммуноглобулины, вырабатываемые в ответ на введение антигена и способные специфически взаимодействовать с этим же антигеном.

Антитела. Динамика антителообразования.
Способность к образованию антител появляется во внутриутробном периоде у 20-недельного эмбриона; после рождения начинается собственная продукция иммуноглобулинов, которая увеличивается до наступления зрелого возраста и несколько снижается к старости. Динамика образования антител имеет различный характер в зависимости от силы антигенного воздействия (дозы антигена), частоты воздействия антигена, состояния организма и его иммунной системы. При первичном и повторном введении антигена динамика антителообразования также различна и протекает в несколько стадий.

Выделяют латентную, логарифмическую, стационарную фазу и фазу снижения. В латентной фазе происходят переработка и представление антигена иммунокомпетентным клеткам, размножение клона клеток, специализированного на выработку антител к данному антигену, начинается синтез антител. В этот период антитела в крови не обнаруживаются.

Во время логарифмической фазы синтезированные антитела высвобождаются из плазмоцитов и поступают в лимфу и кровь. В стационарной фазе количество антител достигает максимума и стабилизируется, затем наступает фаза снижения уровня антител. При первичном введении антигена (первичный иммунный ответ) латентная фаза составляет 3-5 сут, логарифмическая – 7-15 сут, стационарная – 15-30 сут и фаза снижения – 1-6 мес и более. Особенностью первичного иммунного ответа является то, что первоначально синтезируется IgM, а затем IgG.

В отличие от первичного иммунного ответа при вторичном введении антигена (вторичный  иммунный ответ) латентный период укорочен до нескольких часов или 1-2 сут, логарифмическая фаза характеризуется быстрым нарастанием и значительно более высоким уровнем антител, который в последующих фазах длительно удерживается и медленно, иногда в течение нескольких лет, снижается. При вторичном иммунном ответе в отличие от первичного синтезируются главным образом IgG.

Такое различие динамики антителообразования при первичном и вторичном иммунном ответе объясняется тем, что после первичного введения антигена в иммунной системе формируется клон лимфоцитов, несущих иммунологическую память о данном антигене. После повторной встречи с этим же антигеном клон лимфоцитов с иммунологической памятью быстро размножается и интенсивно включает процесс антителогенеза.

Очень быстрое и энергичное антителообразование при повторной встрече с антигеном используется в практических целях при необходимости получения высоких титров антител при производстве диагностических и лечебных сывороток от иммунизированных животных, а также для экстренного создания иммунитета при вакцинации.

Антитела. Сывороточные иммунные препараты
К сывороточным иммунным препаратам относят иммунные сыворотки и иммуноглобулины. Иммунные сыворотки получают из крови гипериммунизированных (интенсивно иммунизированных) животных (лошади, ослы, кролики) соответствующей вакциной или крови иммунизированных людей (используется донорская, плацентарная, абортная кровь).

Нативные иммунные сыворотки для удаления из них балластных белков и повышения концентрации антител подвергают очистке, используя различные физико-химические методы (спиртовой, ферментативный, аффинная хроматография, ультрафильтрация). Очищенные и концентрированные иммунные сыворотки называют иммуноглобулинами .

Иммунные сывороточные препараты, полученные из крови животных, называют гетерологичными, а из крови людей – гомологичными. Активность сывороточных препаратов выражают в титрах антител – антитоксинов, гемагглютининов, комплемент-связывающих, вируснейтрализующих и т. д.

Сывороточные иммунные препараты применяют для специфического лечения и экстренной профилактики. Основной механизм лечебного и профилактического действия сводится к связыванию и нейтрализации антителами бактерий, вирусов и их антигенов, в том числе токсинов в организме. В связи с этим различают противовирусные, антибактериальные, антитоксические иммунные сывороточные препараты.

Сывороточные препараты вводят внутримышечно, подкожно, иногда внутривенно. Эффект от введения препарата наступает сразу после введения и продолжается от 2-3 нед (гетерологичные антитела) до 4-5 нед (гомологичные антитела). Для исключения возникновения анафилактической реакции и сывороточной болезни сывороточные препараты вводят по методу Безредки.

Гомологичные сывороточные препараты широко применяют для профилактики и лечения вирусного гепатита, кори, для лечения ботулизма, столбняка, стафилококковых и других инфекций. Гетерологичные сывороточные препараты имеют строго ограниченное применение из-за опасности аллергических осложнений при их введении.

В последнее время получены иммунные препараты на основе моноклональных антител. Однако они еще не нашли широкого лечебного и профилактического применения, а используются пока в диагностических целях.

Разнообразие специфичности активных центров антител

Гены— структурная и функциональная единица наследственности живых организмов.

Первая теория разнообразия специфичности антител была разработана П.Эрлихом в начале ХХ в. Это «Теория боковых цепей». Согласно теории Эрлиха, на поверхности клеток изначально присутствует множество разнообразных белковых молекул, «боковых цепей», каждая из которых способна связываться с определенным антигеном.

В случае попадания антигена в организм, его молекулы соединяются с определенным рецептором и отрывают его от мембраны. В ответ на это клетка реагирует усиленной продукцией именно этого рецептора и, таким образом, происходит компенсаторное увеличение количества требуемых для нейтрализации данного антигена антител.

Следующая теория специфичности антител принадлежит Гауровитцу. Она называется «Матричная теория». Согласно теории Гауровитца, после попадания антигена внутрь клетки, он служит в качестве матрицы, на которой происходит формирование активного центра антитела.

В 70-80-х годах ХХ в. было показано, что в основе разнообразия специфичности активных центров антител лежит особенность строения генов, кодирующих вариабельные области тяжелых и легких цепей.

Гены  легкой цепей  расположены на 22-й хромосоме. Вариабельный участок легкой цепи представлен 250 вариантами генов V, расположенных последовательно друг за другом. Далее расположены несколько вариантов гена J, после которого находятся гены константной области (гены С).

В процессе созревания В-лимфоцитов случайным образом происходит выпадение (делеция) части V – генов и рядом оказываются один из V-генов и ген J. Образуется последовательность VnJnC, которая и обусловливает структуру легкой цепи. Таким образом, в В-лимфоците возможно образование одного из 2000 вариантов строения вариабельной области легкой цепи.

Гены тяжелых цепей иммуноглобулинов расположены на 14-й хромосоме. Они включают группу генов вариабельной области (V), дополнительный участок (D), соединительные гены — J и гены константной области – С. Таким образом, последовательность генов, кодирующих тяжелые цепи, представлена в  следующем порядке: VDJC.

В результате рекомбинаций, которые происходят в процессе созревания В-лимфоцитов, возможно образование 120000 вариантов последовательностей VDJC, которая и определяет строение вариабельного участка тяжелой цепи.

Учитывая , что активный центр антитела строится из вариабельных доменов тяжелой и легкой цепи, общее число возможных конфигураций активного центра антител достигает 2,4х108. Данная цифра указывает на количество клонов В-лимфоцитов, обладающих разным строением активного центра, т.е. разной специфичностью.

Разнообразие константных участков легких и тяжелых цепей

Если константый участок легких цепей может быть представлен только вариантами лямбда и каппа, то гены константных участков тяжелых цепей более разнообразны.  Группа С-генов тяжелых цепей состоит из следующей последовательности: μ, δ, γ, ε, α.

В процессе дифференцировки В-лимфоцитов в результате рекомбинаций к вариабельной последовательности генов VDJ подстраивается один из возможных константных генов. При первичном иммунном ответе — ген μ (синтезируются IgM), в последующем происходит переключение В-лимфоцитов на синтез антител других классов.

Антигенраспознающие рецепторы В-лимфоцитов

Антигенраспознающие рецепторы  В-лимфоцитов представляют собой мономеры IgM. — т.н. мембранный IgM. На поверхности В-лимфоцита находится около 200 000 молекул рецепторов. Мембранный IgM способен специфически связываться как с растворимыми антигенами, так и с антигенами, расположенными на поверхности бактериальных клеток и вирусных частиц, также с антигенами, которые презентируют дендритные клетки и макрофаги.

Дифференцировочные рецепторы зрелых В-лимфоцитов

Кроме антигенраспознающих рецепторов на мембране лимфоцитов имеются рецепторы, определяющие их принадлежность к той или иной популяции или субпопуляции лимфоцитов, а также степень их дифференцировки (созревания). Эти рецепторы выделены в отдельный класс CD-рецепторов.

В настоящее время известно более 160 различных CD-рецепторов, которые обнаруживаются на разных клетках. Их обозначают порядковым номером, который отражает последовательность открытия того или иного рецептора. Для зрелых В-лимфоцитов характерно наличие на мембране рецепторов CD19, CD20, CD21 и CD22.

Антигенраспознающие рецепторы  Т-лимфоцитов

На мембране Т-лимфоцитов имеются особые белковые молекулы, которые выполняют функцию распознавания и связывания антигенов – Т-клеточные рецепторы (ТКР). Они имеют один активный центр и отличаются по своему строению от молекул иммуноглобулинов. Молекула ТКР закреплена в клеточной мембране, состоит из двух цепей – альфа и бета, соединенных дисульфидной связью.

Каждая цепь имеет по 2 домена – константный и вариабельный. Активный центр образуется  вариабельными доменами альфа и бета – цепей. Гены ТКР построены аналогично генам тяжелых цепей иммуноглобулинов – состоят из фрагментов VDJC. Разнообразие специфичности активных центров ТКР также обеспечивается процессами рекомбинации вариабельных фрагментов генов альфа- и бета-цепей.

Количество возможных вариантов конфигурации активных центров ТКР достигает 3х107. Эта цифра отражает количество клонов Т-лимфоцитов, способных распознавать3х107 различных антигенных детерминант.

Дифференцировочные рецепторы зрелых Т-лимфоцитов

Все зрелые Т-лимфоциты имеют на мембране общий рецептор CD3. Этот рецептор состоит из нескольких субъединиц, которые окружают антигенраспознающий ТКР.

Внутри популяции Т-лимфоцитов существуют 2 субпопуляции клеток, выполняющих различные функции и различающиеся по набору CD-рецепторов:

• Цитотоксические Т-лимфоциты (ЦТЛ) – выполняют функцию распознавания и уничтожения клеток, несущих чужеродные антигены (злокачественные клетки, клетки, инфицированные вирусами). ЦТЛ несут на мембране рецептор CD8.
• Т-лимфоциты-хелперы (Тх) – участвуют в распознавании антигена и регуляции иммунного ответа Т- и В- звеньев иммунитета. Тх несут на мембране рецептор CD4.

Особую группу лимфоцитов образуют нормальные (натуральные) киллеры (НК) – эта субпопуляция лимфоцитов, участвует в раннем иммунном ответе. НК атакуют злокачественные и зараженные вирусом клетки. НК несут на мембране антиген-распознающий рецептор, отличающийся от ТКР; он называется НК- рецептор. В состав этого рецептора входят  CD2 и CD69.

Антигены главного комплекса гистосовместимости

Осознание генетической основы тканевой несовместимости привело к поиску антигенов, ответственных за индукцию тканевого или трансплантационного иммунитета. Такие антигены были обнаружены сначала у мышей, а затем у человека. Они называются антигенами гистосовместимости.

У человека такие антигены были первоначально обнаружены на лейкоцитах, поэтому их первое название – лейкоцитарные антигены или HLA-антигены. Потом оказалось, что антигены гистосовместимости присутствуют на мембране всех ядросодержащих клеток. Более позднее их название – антигены главного комплекса гистосовместимости – ГКГС или MHC в английской транскрипции.

Кроме антигенов МНС в организме человека имеется много других антигенов, однако именно от совместимости донора и реципиента по антигенам МНС зависит – приживется трансплантат или будет отторгнут. В этом прослеживается прямая аналогия с совместимостью антигенных групп крови: в настоящее время известно более 70 групп эритроцитарных антигенов, однако главной антигенной группой, определяющей совместимость крови донора и реципиента, является группа АВО.

Гены, кодирующие белки МНС

У человека гены, кодирующие белки МНС расположены на коротком плече 6-й хромосомы. Они делятся на 3 класса: МНС 1, МНС2, МНС3 (на хромосоме группы расположены в порядке: МНС 2, МНС3, МНС1).

В класс МНС1 входят 3 группы генов: HLA-A (23 аллеля), HLA-B (49 аллелей) и HLA-С (8 аллелей). У каждого человека гены А, В и С представлены двумя аллелями – материнским и отцовским. Например: HLA-A – 1 и 5; HLA-B -10 и 18; HLA-С  — 4 и 6. Благодаря разнообразному сочетанию аллелей достигается индивидуальная антигенная специфичность генов МНС1.

Гены МНС1 кодируют мембранный белок, который состоит из 3-х доменов (альфа-цепь). В состав рецептора МНС1 кроме альфа-цепи входит молекула белка бета-микроглобулина. Рецепторы МНС 1 имеются на поверхности всех ядросодержащих клеток. ТКР Т-лимфоцитов способны распознавать «свои» и «чужие» молекулы МНС 1.

Основная функция рецепторов МНС 1 заключается в презентации антигенных детерминант Т-лимфоцитам. Рецептор МНС 1 способен представлять ТКР лимфоцитов полипептид, состоящий из 8-9 аминокислот.

Рецепторы МНС

Рецепторы МНС 2 класса представляют собой молекулы, состоящие из двух цепей – альфа и бета. Каждая цепь состоит из 2-х доменов. Аминокислотная последоватеьность альфа и бета-цепей МНС 2 кодируются генами DP, DQ и DR. В настоящее время у человека известно 18 вариантов (аллелей) альфа-цепи и около 140 вариантов бета-цепи.

Индивидуальное разнообразие антигенной специфичности молекул МНС 2 в человеческой популяции существует за счет сочетания родительских аллелей альфа- и бета-цепей.

В отличие от МНС 1, рецепторы МНС 2 присутствуют не на всех клетках. МНС 2 находятся на поверхности антигенпрезентирующих клеток — макрофагов, дендритных клеток, а также на В-лимфоцитах. Молекулы МНС 2 захватывают и выносят на клеточную мембрану антигены, попавшие в клетку извне в результате фагоцитоза или пиноцитоза.

Такие антигены подвергаются в фаголизосоме частичному расщеплению (процессингу), связываются  с молекулой МНС 2 и транспортируются для презентации на клеточной мембране, минуя аппарат Гольджи, в составе секреторных гранул. Молекулы МНС 2 презентируют более крупные, по сравнению с МНС 1, пептиды – последовательность из 10-13 аминокислот.

Таким образом, рецепторы МНС 1 и МНС 2 являются антигенами главного комплекса гистосовместимости и выполняют функцию презентации антигенов Т-лимфоцитам. Характерными особенностями этих антигенпрезентирующих молекул являются следующие.

Рецепторы МНС 1:

• Присутствуют на всех ядросодержащих клетках.
• Построены из одной белковой цепи (альфа) и молекулы микроглобулина.
• Презентируют внутриклеточные антигены – собственные (нормальные и злокачественно трансформированные) и вирусные.
• МНС 1 связываются с антигеном в цитозоле и транспортируются на мембрану через коплекс Гольджи.
• Величина презентируемого антигена соответствует последовательности из 8-9 аминокислот.
• В распознавании МНС 1 и презентируемого им антигена участвуют цитотоксические (CD8+) Т-лимфоциты. Рецептор CD8 необходим для взаимодействия ТКР с молекулой МНС 1.

Рецепторы МНС 2:

• Присутствуют на мембране макрофагов, дендритных клеток и В-лимфоцитов.
• Построены из 2-х белковых цепей – альфа и бета.
• Презентируют антигены, попавшие в клетку в результате фагоцитоза или пиноцитоза, в основном, антигены бактерий и простейших.
• МНС 2 связываются с антигеном в фаголизосоме и транспортируются на мембрану, минуя аппарат Гольджи, в составе секреторных гранул.
• Величина презентируемого антигена соответствует последовательности из 10-13 аминокислот.
• В распознавании МНС 2 участвуют Т-лимфоциты хелперы (CD4+). Рецептор CD4 необходим для взаимодействия ТКР Т-хелпера с МНС 2.