ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.03.2019
Просмотров: 6359
Скачиваний: 2
91
Лекция 10
Антигены. Клеточный иммунный ответ.
Антиген: определение, принцип построения. Эпитоп и его
количественный
состав.
Валентность
антигена.
Факторы,
определяющие
степень
иммуногенности
антигена
и
их
характеристика.
Адъюванты.
Классификация
антигенов.
Аутоантигены. Суперантигены
Антигены (Аг) ― генетически чужеродные для организма вещества,
которые осуществляют запуск ИС, приводят ее в функционально активное
состояние, проявляющееся различными иммунологическими реакциями,
направленными на устранение действия антигенов.
Как чужеродная субстанция именно Аг распознается в качестве
маркера клеток или молекул, потенциально опасных для организма.
В отношении химической природы антигенами могут быть любые
вещества (как вредные, так и безвредные для организма), способные
индуцировать
иммунный
ответ:
белки,
ЛПС,
полисахариды,
гликопротеиды, липопротеиды.
В качестве Аг может выступать любое вещество, поступившее в
организм из окружающей среды, если оно соединяется с белками
организма.
Способностью вызывать развитие иммунного ответа и определять его
специфичность обладает фрагмент молекулы Аг (~ 7-15 аминокислотных
остатков или 6 моносахаридных остатков) ― эпитоп.
Эпитоп (антигенная детерминанта) ― это участок молекулы Аг,
избирательно реагирующий с антигенраспознающими рецепторами и АТ.
Антигенные детерминанты могут быть построены двумя способами:
•
они могут содержаться в пределах отдельного сегмента
первичной последовательности аминокислот ― последовательные
эпитопы;
•
могут
быть
сформированы
остатками
аминокислот,
находящимися на расстоянии друг от друга, при этом они зависят от
конформации молекулы Аг — конформационные эпитопы;
•
антиген может иметь скрытые эпитопы, которые не
распознаются из-за третичной структуры молекулы соединения.
Разрушение молекул ведет к проявлению этих антигенных
детерминант ― неоантигены.
Количество молекул АТ, связывающих все эпитопы, определяет
валентность Аг. Молекула Аг может иметь несколько эпитопов, т.е. может
быть поливалентной. Чем сложнее молекула Аг и чем больше у нее
эпитопов, тем больше вероятность развития ИО.
92
Способность
Аг
вызывать
развитие
невосприимчивости
к
инфекционному заболеванию называют иммуногенностью.
Факторы, определяющие степень иммуногенности антигена:
• химическая природа вещества. Высокой иммуногенностью
обладают белки и углеводы. Липиды, нуклеиновые кислоты и др.
органические вещества слабоиммуногенны и эффективны лишь в
составе комплексных соединений;
• доза антигена;
• размер молекулы. С увеличением молекулярной массы
полимерных молекул повышается их иммуногенность. Например,
при переходе от мономерной формы флагеллина (40 000) к
полимерной (20 000 000) титры антител возрастают на два
порядка. Размер молекулы имеет значение для:
1) процесса
фагоцитирования
Аг
(крупные
лучше
фагоцитируются);
2) для повышения валентности Аг;
• конфигурация молекулы. Имеет значение жесткость структуры,
повтор структурных элементов;
• коллоидное состояние. Денатурированные белки неиммуногенны;
• генетическая конституция организма (генотип реципиента),
поскольку иммуногенность Аг зависит от эффективности
процессов обработки, которой он подвергается в организме.
Иммуногенность гомологичных белков возрастает по мере
увеличения «эволюционного расстояния» между донором и
реципиентом белка. В основе повышения иммуногенности лежит
увеличение степени различий в первичной структуре белков.
Иммуногенность антигена можно повысить искусственно введением
его с адъювантом. Адъювант ― вещество, являющееся неспецифическим
стимулятором иммуногенеза и иногда обладающее антигенными
свойствами.
Адъювантами могут быть неорганические (гидроксид алюминия,
фосфаты алюминия и кальция, хлористый кальций и др.) и органические
(агар, масляная кислота, глицерол, протамины и др.) вещества.
Механизм действия адъюванта:
• создание депо препарата в организме;
• стимуляция фагоцитоза;
• митогенное действие − поликлональная стимуляция лимфоцитов.
Классификация антигенов
Антигены условно подразделяют на эндогенные и экзогенные.
А. Эндогенные Аг ― образующиеся внутри организма Аг. Выделяют
три основные группы антигенов животных тканей: видовые антигены,
93
антигены эритроцитов и антигены ядерных клеток. Среди них различают
изоантигены и аутоантигены.
Изоантигены (isos ― одинаковый, син.: антиген аллогенный, антиген
гомологичный, антиген групповой) ― общее название антигенов
эритроцитов, лейкоцитов и других клеток, а также плазменных белков
особей одного биологического вида, обусловливающих развитие
иммунологических реакций при гемотрансфузии, трансплантации
чужеродных тканей и определяющих индивидуальную специфичность
организма:
1) антигены эритроцитов (общая характеристика):
• относятся к 14 системам (более 100 Аг), располагаются на
поверхности эритроцитов;
• являются гликопротеинами;
• наиболее важные ― изогемагглютинины системы АВ0 групп
крови;
• у 85% людей на эритроцитах есть резус-Аг (Rh+).
2) антигены ядерных клеток. На лейкоцитах и лимфоцитах крови
выявлено целая система антигенов, которые также являются
гликопротеинами клеточных мембран. Их называют HLA человеческие
лейкоцитарные антигены (составляют МНС, или ГКГС ― главный
комплекс гистосовместимости). На практике для определения антигенной
структуры ткани донора и реципиента при пересадках органов определяют
именно антигены лейкоцитов.
Аутоантигены ― собственные нормальные Аг организма, а также Аг,
возникающие под действием различных биологических и физико-
химических факторов (патологические аутоантигены), по отношению к
которым образуются аутоантитела.
Б. Экзогенные антигены ― Аг, поступающие извне организма.
Экзогенные антигены делятся на Аг инфекционной и неинфекционной
природы:
Аг инфекционной природы ― антигены микроорганизмов.
Антигенами могут быть бактерии, грибы, простейшие, вирусы, их
компоненты ― липополисахариды клеточной стенки, капсулы, жгутики,
рибосомы, токсины, ферменты. Особую разновидность микробных
антигенов представляют суперантигены и толерогены:
1) суперантигены ― особая группа антигенов бактерий и вирусов,
способная вызывать активацию нескольких различных клонов лимфоцитов
― поликлональную активацию, что сопровождается гиперпродукцией
цитокинов,
апоптозом
(запрограммированная
гибель)
клеток
и
интоксикацией организма.
К суперантигенам относятся:
• экзотоксины бактерий;
94
• ряд белковых компонентов микроорганизмов, не подвергающихся
переработки;
2) толерогены ― микробные вещества, которые в организме одного
индивидуума вызывают иммунную толерантность (подавляют иммунные
реакции), а у других индивидуумов действуют как иммуногены.
Аг неинфекционной природы — бытовые антигены, промышленные,
лекарственные, пылевые.
Экзогенными антигенами также являются:
• гетерологичные белки,
• чужеродные сыворотка и кровь,
• клетки, ткани, органы и доноров.
Антигены животных по отношению к человеку являются
ксеногенными Аг.
По
иммунногенности
различают
полноценные
антигены
и
неполноценные антигены (гаптены).
Полноценные (или полные) антигены (или иммуногены) индуцируют
иммунный ответ и являются природными или синтетическими
биополимерами. Чаще всего это белки и их комплексные соединения
(гликопротеиды, липопротеиды, нуклеопротеиды).
Гаптены (неполноценные Аг) — низкомолекулярные вещества,
которые в обычных условиях не вызывают иммунную реакцию. К
гаптенам относятся лекарственные препараты и большинство химических
веществ. Они способны запускать ИО после связывания с белками
организма, например с альбумином, а также с белками на поверхности
клеток (эритроцитов, лейкоцитов). Выраженный ИО может возникать при
введении гаптенов с адъювантами (Аг сорбируется на адьюванте).
Существуют перекрестнореагирующие Аг — Аг, которые могут
реагировать с АТ, выработанными против другого Аг (разные
естественные антигены микроорганизмов, растений, животных могут
иметь как различные так и общие антигенные детерминанты).
Перекрестные реакции обусловлены наличием разных антигенных
детерминант в одной молекуле Аг и одинаковых Аг в составе разных
микроорганизмов. Перекрестные реакции играют важную роль в
иммунитете и должны учитываться при определении вида микроорганизма
по его антигенам (серотипировании). В лабораторной практике
перекрестные реакции наблюдаются между антисыворотками к некоторым
бактериальным Аг и Аг на клетках организма (на эритроцитах). Такие
общие антигены известны как гетерофильные Аг.
Антигены, распознающиеся тимоцитами, называются Т-зависимыми
(тимус-зависимыми), не распознающиеся ими — Т-независимыми
(тимус-независимыми).
95
Т-зависимых Аг намного больше. Они индуцируют разнообразные
иммунные процессы. К Т-независимым Аг относятся бактериальные
липополисахариды,
сложные
полисахариды
стрептококков,
полимеризованные белки жгутиков бактерий. Они индуцируют лишь
антителообразование, происходящее без участия Т-клеток.
Антигенпредставляющие молекулы (общая характеристика)
Антигенпредставляющие молекулы СD1. Антигены главного
комплекса гистосовместимости
Антигенпредставляющие (антигенпрезентирующие) молекулы — молекулы на
поверхности антигенпрезентирующих клеток (АПК), ответственные за контакт с Аг:
• главный комплекс гистосовместимости человека (МНС=ГКГС=
HLA);
• CD1 (a, b, c, d и e).
Принципы поддержания структурного постоянства организма
(«антигенной чистоты») основаны на распознавании «своего-чужого».
Для этого на поверхности клеток имеются гликопротеиновые рецепторы
(Аг), составляющие главный комплекс гистосовместимости ГКГС
(МНС, от анг. major histocompatibility complex). У человека эту систему так
же обозначают HLA (система human leucocyte antigens). При нарушении
структуры этих Аг, то есть изменении «своего», иммунная система
расценивает их как «чужое».
Гены МНС расположены у человека на 6-й хромосомее, включающей
многие миллионы пар оснований, что определяет вариабельность их
продуктов (антигенов). Локусы генов I-го класса локализуются в
периферическом плече хромосомы, II- и III-го класса — ближе к
центромере.
Спектр молекул HLA-системы уникален для каждого организма и
определяет его биологическую индивидуальность. Наборы НLA-Аг
совпадают только у однояйцевых близнецов.
Выделяют гены и Аг трех классов МНС (НLA).
Гены I класса МНС определяют тканевые Аг. МНС I-Аг представлены
на поверхности всех ядросодержащих клеток.
Гены II класса МНС контролируют ответ к тимусзависимым Аг. МНС
II-Аг экспрессируются преимущественно на мембранах ИКК (макрофагов,
моноцитов, В-лимфоцитов и активированных Т-клеток)
МНС III-Аг на клеточных мембранах не представлены. Они
ответственны за синтез белков комплемента (синтез конвертаз).
Молекулы антигенов МНС I и II классов контролируют иммунный
ответ:
• сочетанно распознаются поверхностными CD-Aг клеток-мишеней;