Физиология иммунитета

Иммунология рассматривает антиген в качестве биологиче­ского маркера клеток, тканей, органов и жидкостей организма в процессах онто- и филогенеза. Эти структуры называют антиге­нами главного комплекса гистосовместимости (МНС), так как они контролируются группами генов главной системы гистосов­местимости, расположенными у человека на шестой хромосоме.

МНС выполняют в организме разнообразные функции. Так, антигены МНС класса 1 и 2 определяют способность иммунной системы организма распознавать чужеродные антигены. Суть этого явления состоит в том, что микроорганизмы, продукты их распада или жизнедеятельности, другие неизмененные антигены Т-лимфоцитами не распознаются, поэтому вначале они подвер­гаются переработке в клетках-макрофагах, где происходит их ча­стичная денатурация и протеолиз, как правило, до пептидов. Та­кой низкомолекулярный переработанный антиген перемещается на поверхность клетки, связывается с находящимися здесь моле­кулами МНС и становится доступным для восприятия Т-лимфо­цитами. При этом комплексы антигенов с молекулами МНС класса 1 распознаются цитотоксическими Т-лимфоцитами, ко­торые осуществляют разрушение злокачественно перерожден­ных или инфицированных вирусом клеток, а комплексы антиге­нов с молекулами МНС класса 2, образующимися в основном на В-лимфоцитах и макрофагах, распознаются Т-хелперами, кото­рые как посредники передают сигнал и включают В- и Т-клетки в антителообразование или другие эффекторные процессы.

Антитела — это особый вид белкой, называемых иммуногло­булинами, вырабатываемых под влиянием антигенов и обладаю­щих способностью специфически реагировать с ними. Антитела могут нейтрализовать токсины бактерий и вирусы (антитоксины и вируснейтрализующие антитела), осаждать растворимые анти­гены (преципитины), склеивать корпускулярные антигены (аг­глютинины), повышать фагоцитарную активность лейкоцитов (опсонины), связывать антигены, не вызывая каких-либо види­мых реакций (блокирующие антитела), совместно с комплемен­том лизировать бактерии и другие клетки, например, эритроциты (лизины).

Антитела представляют собой гликопротеины с молекуляр­ной массой от 150 000 до 1 000 000. В простейшем случае молеку­ла AT имеет форму буквы «игрек» или «рака» с меняющимся уг­лом между двумя верхними отрезками («клешнями»), что говорит о гибкости ее структуры. Состоят антитела из четырех полипеп­тидных цепей, связанных друг с другом дисульфидными мости­ками. Две цепи — длинные и посередине изогнутые (как хоккей­ные клюшки), а две — короткие и прямые — прилегают к верхним отрезкам длинных цепей. Молекулярная масса длинных цепей 50 000, их называют тяжелыми, или Н-цепями; коротких — 25 000, их называют легкими, или Z-цепями. Тяжелые и легкие цепи отличаются по аминокислотному составу и антигенным свойствам.

Обе цепи иммуноглобулина по порядку расположения в них аминокислот делятся на две части. Одна из них, С-область, у всех цепей иммуноглобулина стабильна; другая, V-область, вариабе­льна, последовательность аминокислот в ней меняется в зависи­мости от вида антигена, вызывающего образование антитела. При этом на концах V-областей молекулы Y (на двух «клешнях рака») формируются два антигенсвязывающие центра. Послед­ние у разных иммуноглобулинов имеют разную конфигурацию, комплементарную детерминантной группе того антигена, под воздействием которого выработались.

Таким образом, распознавание антигена соответствующим антителом происходит не по химической структуре, а главным образом по общей конфигурации антигена благодаря взаимной комплементарности с антигенсвязывающим центром. Антитела связываются с антигенами за счет пространственной комплемен­тарности, которая обеспечивается межмолекулярными силами и водородными связями. Прочность взаимодействия между анти­геном и одним антигенсвязывающим центром называется аф­финностью (сродством). Реакция между антигеном и антителом приводит к образованию комплекса антиген-антитело (АГ-АТ) В некоторых случаях связывания антигена антителом уже доста­точно для обезвреживания антигена — нейтрализации (напри­мер, обезвреживание столбнячного анатоксина). Сродство анти­тел к соответствующим им антигенам может быть различным. В сыворотке против того или иного антигена всегда содержится смесь многих молекул антител с различным сродством к нему, и их соединение с антигеном обусловливает перекрестные реак­ции. Если в молекуле антигена имеются несколько детерминант с одинаковой антигенной специфичностью, то молекулярные аг­регаты, образующиеся в присутствии специфических антител, могут становиться настолько крупными, что комплексы АГ-АТ уже не могут оставаться в растворе и выпадают в осадок — проис­ходит преципитация. В диагностике преципитацию применя­ют для определения природы антигенов и специфичности анти­тел. В реакциях антител с антигенами, представляющими собой частицы или клетки (частицы крови, бактерии), также могут об­разовываться крупные агрегаты, иногда даже видимые невоору­женным глазом. Подобные реакции агглютинации («склеива­ния») используют для определения групп крови, идентификации бактерий, а также антител против бактериальных белков и гормо­нов в крови и моче. На основании этой реакции различают пол­ные и неполные антитела. Так, соответствующие полные антите­ла (обычно принадлежащие к классу JgM) непосредственно вызывают агглютинацию эритроцитов, тогда как неполные анти­тела (преимущественно класса JgG) реагируют с расположенны­ми на их поверхности антигенами, но в силу своих небольших размеров не могут вызывать агглютинацию.

Антигены, соединенные со специфическими участками связы­вания неполных антител, уже не могут реагировать с полными ан­тителами, поэтому неполные антитела называют также блокирую­щими. Последние блокируют антиген, а нередко одновременно связывают комплемент, вследствие чего их уже называют и комплементсвязывающими. Если же реакция антиген-антитело не вы­зывает каких-либо изменений в организме, их называют антите­лами-свидетелями. Реагирование JgE и JgG с антигенами может приводить к развитию аллергий. При незначительных, бесследно исчезающих проявлениях аллергии на кожных покровах аллерги­ческие антитела называют реагинами, а при ярко выраженных по­вреждениях клеток кожи — агрессинами, или кожно-сенсибилизирующими антителами. Как и все белки, иммуноглобулины являются антигенами, и по отношению к ним вырабатываются антииммуноглобулины, то есть антитела против антител.

В зависимости от строения константных областей тяжелых цепей все иммуноглобулины подразделяют на пять классов: JgG, JgM, JgA, JgE, JgD.

JgG активируют систему комплемента и связываются с неко­торыми антигенами поверхности клеток, делая тем самым эти клетки более доступными для фагоцитоза. Поскольку это срав­нительно мелкие мономерные молекулы, они могут проникать через плацентарный барьер из крови матери в кровь плода. Так как до рождения у плода существенной продукции антител не происходит (для этого требуется контакт с чужеродными вещест­вами), JgG матери служат важными механизмами защиты ново­рожденного от инфекции. В последующем их количество попол­няется при кормлении ребенка грудью (особенно в первые шесть часов после родов), что обеспечивает ему иммунитет в первые не­дели жизни. Содержание этих иммуноглобулинов в крови ребен­ка обычно даже выше, чем у матери. Они защищают организм новорожденного от вируса полиомиелита, вируса краснухи, от возбудителей менингита, коклюша, столбняка, дифтерии. Через 2—4 месяца содержание JgG заметно снижается, что связано с интенсивным распадом материнских AT и временной недоста­точностью собственного синтеза. Со 2-го года жизни ребенка ко­личество JgG в его крови начинает увеличиваться и достигает взрослого уровня к 4—5 годам.

Бурная выработка JgG происходит уже при повторном попа­дании антигена в организм, обеспечивая нейтрализацию бакте­риальных токсинов и вирусов. Период полураспада 24 дня.

JgM — самые крупные антитела, вырабатывающиеся на пер­вичное введение в организм антигена. Они отличаются выражен­ной авидностью и образуют прочные соединения с антигенами, несущими множественные детерминанты, — эти антитела вызы­вают агглютинацию и способны нейтрализовывать инородные частицы, обеспечивая устойчивость к бактериальным инфекци­ям. К JgM принадлежат антитела системы групп крови АВО, холодовые агглютинины и ревматические факторы. Сохраняются JgM, однако, недолго — период их полураспада не превышает 5 дней.

JgA могут представлять собой как мономеры, так и полимеры и вырабатываются как на первичное, так и на вторичное воздей­ствие антигена. При этом сывороточные JgA накапливаются в крови. Биологическая роль их до конца не изучена. Секреторные JgA продуцируются в слизистых оболочках кишечника, в верхних дыхательных путях, в мочеполовой трубке, содержатся в слезной жидкости, слюне, молоке и обеспечивают местный иммунитет тканей против антигенов, контактирующих со слизистыми обо­лочками. Период полураспада — 6 дней.

Мономерные иммуноглобулины JgD и JgE присутствуют в плазме в очень низких концентрациях. Возможно, они функцио­нируют как связанные с клетками рецепторы антигенов. JgE сое­диняются со специальными рецепторами на поверхности базо-филов и тучных клеток при встрече с соответствующим антигеном, клетка — носитель этого иммуноглобулина — секре-тирует гистамин и другие вазоактивные вещества, вызывающие аллергическую реакцию

JgD находится на поверхности В-лимфоцитов и вместе с JgM составляет основную часть их рецепторов. О физиологической роли их известно мало.

В последние годы стали проясняться некоторые механизмы генной регуляции синтеза иммуноглобулинов. Существенный шаг вперед в этом направлении был сделан тогда, когда было об­наружено, что сегменты генов, кодирующих Н- и L-цепи имму­ноглобулинов в предшественниках лимфоцитов, вначале «раз­бросаны» по хромосоме, то есть пространственно разделены. Для каждой вариабельной (V-области) части цепи исходно существу­ет очень много (по меньшей мере 10³) различных генных сегмен­тов. Поскольку и Н-, и L-цепи антител имеют свои V-области, участвующие в связывании антигена, числом возможных комби­наций обеспечивается синтез по меньшей мере 10⁶ специфично-стей антител. При таком огромном разнообразии возможностей антиген вызывает пролиферацию именно тех В-лимфоцитов, ко­торые распознают данный антиген.

Дата добавления: 2014-01-07