Файл: Тема 1 Введение в иммунологию как в науку. Иммунитет и классификация иммунитета.pdf

11
1. Антигены и свойства антигенов
Специфический иммунный ответ у животных осуществляет иммунная система, обладающая уникальной способностью распознавать множество разнообразных микроорганизмов, чужеродные агенты и молекулы, называемые антигенами, и вырабатывать в ответ специфические антитела и сенсибилизированные лимфоциты.
Антигены (от лат. anti — против, genes — род, происхождение) — все вещества, которые несут признаки генетической чужеродности и при введении в организм вызывают развитие специфических иммунологических реакций.
Антигенные вещества представляют собой высокомолекулярные соединения, обладающие определенными свойствами: чужеродностью, антигенностью, иммуногенностью, специфичностью, коллоидной структурой и определенной молекулярной массой.
Антигенами могут быть разнообразные вещества белковой природы, а также белки в соединении с липидами и полисахаридами. Антигенными свойствами обладают клетки животного и растительного происхождения, яды животных (змей, скорпионов, пчел и др.) и растений (рицин, кортин и др.), сложные комплексы, состоящие из полисахаридов, липидов, белков.
Антигенными свойствами обладают вирусы, бактерии, микроскопические грибы, простейшие, экзо - и эндотоксины микроорганизмов. Антигены обладают следующими свойствами:
Антигенность — способность антигена вызывать образование антител и иммунный ответ.
Степень иммунного ответа организма на различные антигены неодинакова, т. е. на каждый антиген вырабатывается неодинаковое количество антител.
Иммуногенность — способность создавать иммунитет. Это понятие применимо главным образом к микробным антигенам, обеспечивающим создание иммунитета к инфекционным болезням. Для того чтобы быть иммуногенным, антиген должен быть чужеродным в отношении данного реципиента и иметь молекулярную массу не менее 10 тыс. ЕД. С увеличением молекулярной массы иммуногенность нарастает. Корпускулярные антигены (бактерии, грибы, простейшие, эритроциты) более иммуногенны, чем растворимые. Среди растворимых большей иммуногенностью обладают высокомолекулярные, например агрегированные антигены.
Конъюгированные антигены — обобщенное название белков, которые приобрели новую антигенную специфичность благодаря присоединению к ним с помощью химической связи новой химической группировки.
Специфичность — особенность строения веществ, по которой антигены отличаются друг от друга. Ее определяет антигенная детерминанта, т. е. небольшой участок молекулы антигена, который и соединяется с выработанным на него антителом. Число таких участков (группировок) у разных антигенов различно, и оно определяет число молекул антител, с которыми может соединяться антиген (валентность). От числа детерминант зависит валентность антигена: чем больше молекула,тем выше валентность.
Антигены подразделяют на полноценные и неполноценные.
Полноценные антигены вызывают в организме синтез антител или сенсибилизацию лимфоцитов и вступают с ними в реакцию как in vivo, так и in vitro. Для них характерна строгая специфичность, т. е. они вызывают в организме выработку специфических антител, вступающих в реакцию только с данным антигеном.
Неполноценные антигены, или гаптены, представляют собой сложные углеводы, липиды и другие вещества, не способные вызывать образование антител в организме, но вступающие с ними в специфическую реакцию. Добавление к гаптенам небольших количеств белка придает им свойства полноценных антигенов.
По специфичности антигены животного происхождения подразделяют на видовые,
групповые, органные и стадиоспецифичные.
Видовая специфичность характеризует антигены, свойственные только определенному виду животного, что используется при определении фальсификации мяса, групп крови с помощью антивидовых сывороток.

12
Групповая специфичность характеризует антигенные различия животных по полисахаридам эритроцитов, белкам сыворотки крови, поверхностным антигенам ядерных соматических клеток. Антигены, обусловливающие внутривидовые различия индивидуумов или групп особей между собой, называют изоантигенами, например групповые эритроцитарные антигены человека.
Органная (тканевая) специфичность характеризует неодинаковую антигенность разных органов животного, например печень, почки, селезенка различаются между собой антигенами.
Стадиоспецифические антигены возникают в процессе эмбриогенеза и характеризуют определенный этап внутриутробного развития животного, его отдельных паренхиматозных органов.
В некоторых случаях белки собственных тканей (сердца, печени, почек и др.) при взаимодействии с бактериальным белком, токсинами или ферментами бактерий, лекарственными веществами, под влиянием физических факторов (ожог, обморожение, облучение) изменяют свои физико-химические свойства и становятся чужеродными для организма — аутоантигенами. На эти антигены организм вырабатывает антитела, в результате чего возникают аутоиммунные болезни.
2. Антигены бактериальной клетки.
Отдельные структуры микроорганизмов, экзо - и эндотоксины обладают свойством полноценных антигенов. Различают общие для родственных видов антигены — видовые и
групповые, и антигены типоспецифические, свойственные определенному типу (варианту). По расположению в микробной клетке различают антигены капсульные (у бактерий, образующих капсулы), поверхностные — антигены клеточной стенки (K-антигены), соматические (О- антигены) и жгутиковые (Н-антигены). Капсульные антигены лучше всего изучены у Е. coli.
Соматические О-антигены локализованы во внутреннем слое клеточной стенки и цитоплазматической мембране клетки и представляют собой липополисахаридо-полипептидный комплекс, обладающий специфичностью и иммуногенными свойствами. У грамотрицательных бактерий О-антиген является их эндотоксином. Соматический антиген термостабилен.
Жгутиковые Н-антигены присутствуют у всех подвижных бактерий. Это термолабильные белковые комплексы.
Экзотоксины большинства микроорганизмов обладают свойствами полноценных антигенов с выраженной неоднородностью в пределах вида и рода. Антигенными свойствами обладают также споры: они содержат антиген, общий вегетативной клетки и споровый антиген.
Среди бактериальных антигенов выделяют так называемые защитные или протективные антигены. Антитела, синтезированные на эти антигены, защищают организм от заражения данным микробом.
Установлено, что в результате естественного отбора среди микробов возникают штаммы, у которых антигены сходны с антигенами организма человека и животных. При заражении такими микробами иммунная система на них не реагирует, так как лимфоциты их не распознают.
Например, у стрептококков есть антигены, общие с антигенами тканей млекопитающих животных, в этом случае при заражении возбудитель будет беспрепятственно размножаться в организме и обусловит его гибель.
Антигены некоторых микробов обладают адгезивными свойствами. Природа адгезивности во многом еще не ясна. Помимо связи с определенными антигенными структурами отмечают таковую с определенным набором ферментов.
Все антигены (природные и искусственные) состоят из двух компонентов. Один из них представлен высокомолекулярным коллоидным веществом (белком), что определяет его антигенные свойства. Другой компонент состоит из аминокислотных остатков, полисахаридов или липидов, расположенных на поверхности белка. Он определяет специфичность антигена и называется детерминантной группой. Таким образом, в качестве детерминантной группы функционирует не вся молекула антигена, а только ее сравнительно небольшая часть, которая непосредственно реагирует с антителом. На поверхности антигена обычно располагается несколько детерминантных групп, обладающих одинаковой или близкой специфичностью, что

13 обусловливает поливалентность антигена. Изучение специфичности антигенов и природы детерминантных групп имеет важное теоретическое и практическое значение. Изменяя детерминантную группу антигена, можно целенаправленно изменить его специфичность, т. е. конструировать искусственные антигены с новой иммунохимической специфичностью. Общие антигены у представителей различных видов микробов, животных и растений называют
гетерогенными. Например, гетерогенный антиген Форсмана содержится в органах морской свинки, в эритроцитах барана и у сальмонелл. Гетерогенные антигены состоят из белков, липидов и углеводов; липиды и углеводы обусловливают их специфичность. Также они отличаются друг от друга по своему химическому составу. Существование общих гетероантигенов у животных и паразитирующих в их организме микробов можно рассматривать как приспособление разных патогенных микробов к существованию в организме за счет общих антигенов. В результате подобной маскировки организм недостаточно активно отвечает на инфекцию, вызванную патогенными агентами, вследствие чего он остается перед ними незащищенным.
3. Формы иммунного реагирования
Важнейшее свойство иммунной системы - способность различать множество собственных и чужих антигенных детерминант и давать на них дифференцированные и равнозначные ответы - обеспечивается соответствующим разнообразием молекул трех главных типов иммунологических рецепторов: антигенраспознающие иммуноглобулиновые рецепторы В-и Т-лимфоцитов и антигенпредставляющие рецепторы главного комплекса тканевой совместимости. Различают пять форм специфических реакций, из которых складывается собственно иммунологическая реактивность:
- синтез антител;
- формирование иммунологической памяти;
- иммунологическая толерантность;
- гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ);
- гиперчувствительность немедленного типа (ГНТ);
Лимфоциты обладают способностью «выбирать» определенную форму иммунного ответа на внедрение того или иного антигена. Этот выбор обусловлен следующими сложными процессами, происходящими в лимфоидной ткани: дифференцировка клеток, несущих иммунологическую функцию, и их межклеточные кооперации. Клетки, обеспечивающие иммунный ответ, называют
иммунокомпетентными. К ним принадлежат, как ранее упоминалось, Т- и В-лимфоциты и макрофаги.
В-лимфоциты - предшественники плазматических клеток (плазмобластов и плазмоцитов), продуцентов иммуноглобулинов разных классов: М, G, A, E, D. Субпопуляции Т-лимфоцитов различаются по своим функциям. Клетки-помощники кооперируют с В-лимфоцитами при образовании гуморальных антител против тимусзависимого антигена.
Реакция гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) развивается также благодаря участию Т-лимфоцитов, активация которых антигеном сопровождается высвобождением из них лимфокинов. При контакте с антигеном В- и Т-лимфоциты, наиболее родственные по своей рецепторной структуре превращаются в юные бластные формы, делятся и, таким образом, быстро обеспечивают потребность организма в реагирующих с данным антигеном Т- и В-лимфоцитах.
Для специфического иммунного ответа против большинства Т-зависимых антигенов необходимо взаимодействие (кооперация различных субпопуляций иммунокомпетентных клеток (ИКК): Т- и
В-лимфоцитов и макрофагов. Центральную роль в этой кооперации играют поверхностные антигены ИКК. И взаимодействие клеток в иммунном ответе происходит следующим образом: проникший в организм антиген сам по себе, или чаще в виде иммунных комплексов с предсуществующими антителами, связывается с макрофагами с помощью имеющихся на них рецепторов.
Однако для функционирования последовательности: макрофаг → Т-лимфоцит-помощник →
В-лимфоцит необходимы определенные условия.
1. Т-лимфоцит-помощник, участвующий в кооперации, должен обладать антигенраспознающим рецептором против иммунной части антигена.

14 2. Т-лимфоцит-помощник должен уметь распознавать антигены на В-клетке и на макрофаге
(кооперация эффективна только в случае их идентичности).
3. В-клетка при распознавании антигена связывается своим иммуноглобулиновым рецептором, распознающим антигены, с соответствующей антигенной детерминантой.
Таким образом, разные субпопуляции Т-лимфоцитов, выделяя антигенспецифические и неспецифические факторы, осуществляют сложнейшую регуляцию ИКК или самостоятельно выполняют эффекторные, например цитолитические, функции в иммунитете.
Лекция 4. Тема: Гуморальные факторы иммунитета
Вопросы: 1. Антитела
2. Взаимодействие антиген – антитело.
Защиту организма в течение первых 96 часов после инфицирования осуществляют неспецифические факторы естественной резистентности и раннего индуцибельного ответа.
Примерно одновременно начинает развиваться собственно специфический иммунитет, представляющий собой заключительный и наиболее мощный этап защиты. Он включает в себя развитие протективного иммунитета и иммунологической памяти.
Протективный иммунитет формируется с развитием гуморального и клеточного иммунного ответа. Сущность гуморального ответа заключается в образовании популяций В-лимфоцитов, синтезирующих специфические антитела.
Антитела — это специфические белки (иммуноглобулины), синтезируемые в организме определенным типом клеток под воздействием антигена и обладающие свойством специфически с ним связываться. Антитела — важнейшие специфические факторы защиты организма против возбудителей инфекционных болезней и генетически чужеродных веществ. Они образуются в организме в результате естественного инфицирования, вакцинации живыми или убитыми вакцинами, контакта лимфоидной системы с чужеродными клетками или тканями
(трансплантатами) либо с собственными аутоантигенами. Первоначально антитела условно классифицировали по их функциональным свойствам на нейтрализующие, лизирующие и
коагулирующие. К нейтрализующим были отнесены антитоксины, антиферменты и вируснейтрализующие лизины; к коагулирующим — агглютинины и преципитины; к
лизирующим — гемолитические и комплементсвязывающие антитела. С учетом функциональной способности антител были даны названия серологическим реакциям: агглютинация, гемолиз,
лизис, преципитация и др. Кроме того, антитела подразделены по физическим свойствам на
тепловые, которые хорошо вступают в реакцию при температуре 37°С, и холодовые
(криофильные), вступающие в реакцию при температуре 4°С. По подвижности в электрическом поле белки сыворотки крови разделяются на альбумины и глобулиновые фракции.
При помощи электрофореза удалось установить, что антитела связаны только с бета-и гамма- глобулиновыми фракциями.
В дальнейшем для разделения антител применили метод высокоскоростного центрифугирования. Скорость седиментации (оседания) белков измеряют в единицах Сведберга
(S). В результате центрифугирования антитела были разделены на две основные группы:
1) 7S — небольшие молекулы антител;
2) 19S — большие молекулы антител.
После электрофореза антитела 7S и 19S в основном обнаруживаются в глобулиновой фракции. Также было установлено, что антитела имеют различное количество активных центров в молекуле, которые определяют их валентность, именно поэтому они были разделены на полные и
неполные.
Полные антитела при взаимодействии с антигеном, в ответ на который они выработаны, дают визуально видимые реакции (агглютинации, лизиса, преципитации и др.).
Неполные (моновалентные, блокирующие) антитела при специфическом взаимодействии с гомологичным антигеном не дают видимого проявления серологической реакции. Неполные антитела образуются независимо от полных антител и выполняют те же функции. Представлены

15 они различными классами иммуноглобулинов. Для обнаружения неполных антител существуют специальные реакции — Кумбса, блокирующая проба и др. Следует отметить, что при поступлении антигена в организм могут образовываться антитела с различной функциональной активностью (преципитины, агглютинины, лизины и др.). Все они идентичны, различно лишь их действие. Точное число возможных антител неизвестно, предполагают, что их не менее 10 тыс.
В соответствии с Международной классификацией сывороточные белки, несущие
«антительную» активность и называвшиеся ранее гамма-глобулинами, получили название
иммуноглобулинов и обозначаются символом Ig. Иммуноглобулины подразделяют на классы, а в пределах каждого класса на подклассы. Известно пять классов иммуноглобулинов: IgG, IgM, IgD,
IgA, IgE. У отдельных классов существуют подклассы.
6. Взаимодействия антиген – антитело
Знание механизмов взаимодействия антигенов с антителами раскрывает сущность многообразных иммунологических процессов и реакций, возникающих в организме под влиянием патогенных и непатогенных агентов. Механизм реакции антигена с антителом объясним на основе современных представлений о наличии у антигенов нескольких детерминантных групп и двух активных центров в молекуле антитела. Детерминантные группы антигена несут электрический заряд. В процессе индукции синтеза антител они, так или иначе, определяют специфичность формирующихся антител. Концевые части полипептидных цепей имеют заряд, противоположный заряду детерминантной группы антигена. Полярные группы антигена и антитела, обладающие противоположными зарядами, соединяются между собой. Прочность образовавшегося комплекса зависит от количества реагирующих групп и полноты совпадения структуры полярных групп антигена и антитела. Чем больше реагирующих групп и полнее совпадение структуры полярных групп, тем прочнее соединение, и наоборот.
При оптимальном соотношении антигена с антителом происходит полное взаимное насыщение всех валентностей, и образуются прочные комплексы, выпадающие в осадок. При избытке антител часть активных центров остается свободной, и образование комплекса задерживается. В случае избытка антигена возникают рыхлые комплексы, и замедляется выпадение осадка. При максимальном избытке антигена, когда связаны все активные центры антитела, образование комплексов прекращается и осадок не выпадает. Специфичность антител, обусловливающая механизм их взаимодействия с антигеном, связана с конфигурацией активных центров, которые должны строго соответствовать детерминантным группам антигена.
Реакция между антителом и антигеном протекает в две стадии, первая — специфическая
(непосредственное соединение активного центра антитела с антигенной детерминантой), вторая
— неспецифическая, когда отличающийся плохой растворимостью иммунный комплекс «антиген
— антитело» выпадает в осадок. Неспецифическая стадия, как правило, возможна в присутствии растворов электролитов и визуально проявляется по-разному в зависимости от физического состояния антигена. Если антигены корпускулярные, то может появиться феномен агглютинации
— склеивания различных химических частиц, сенсибилизированных антигенами, и клеток, в том числе микроорганизмов. Образующиеся конгломераты выпадают в осадок, при этом микробные клетки морфологически заметно не меняются: теряя подвижность, они остаются живыми.
Антитела, участвующие в реакции агглютинации, называют агглютининами, антигены —
агглютиногенами, а образующийся агрегированный комплекс — агглютинатом. Поскольку антигенная структура микробов разнообразна, в их агглютинации принимают участие антитела разной специфичности. Тождественность детерминантных участков антигенов микробов разных видов обеспечивает групповые реакции агглютинации с гетерологичными (разными) иммунными сыворотками. Когда в реакции с антителами участвуют растворимые (молекулярные) антигены — белки или их комплексы с углеводами и липидами разного происхождения, бактериальные экстракты, лизаты и фильтраты бульонных культур, наблюдается феномен преципитации — осаждение антигена. Образующийся осадок носит название преципитата, антитела —
преципитинов, а антигены — преципитиногенов. Реакция, происходящая между антителами и антигеном и начинающаяся быстрым соединением детерминантной группы антигена со