Антигены

Лекция

Тема лекции: ИММУННАЯ СИСТЕМА ОРГАНИЗМА. АНТИГЕНЫ.

Задачи:

1. Изучить строение иммунной системы организма человека.

2. Познакомиться со строением, свойствами и классификацией антигенов.

План:

1. Антигены.. 3

2. Иммунная система. 8

2.1. Органы иммунной системы.. 8

Вопросы для повторения:

1. Каково строение антигенов?

2. Какие органы иммунной системы Вы знаете?

3. Опишите механизм созревания иммунных клеток.

4. Где созревают Т- и В-лимфоциты?

5. Какие клетки являются антигенпредставляющими?

Литература для подготовки:

1. Воробьёв А.А., Быков А.С., Пашков Е.П., Рыбакова A.M. Микробиология (Учебник).- М: Медицина, 1998.

2. Медицинская микробиология (Справочник) под ред. В.И.Покровского, Д.К.Поздеева. - М: ГОЭТАР, «Медицина», 1999.

3. Микробиология с вирусологией и иммунологией / Под ред.Л.Б.Борисова, А.М.Смирновой. – М., 1994

4. Микробиология и иммунология / Под ред.А.А.Воробьева.- М., 1999

5. Руководство к лабораторным занятиям по микробиологии / Под ред. Л.Б.Борисова.- М., 1984.

6. Вирусология. В 3-х тт./ Под ред.Б.Филсца, Д.Найпа.- М, 1989.

7. Месровяну Л., Пунеску Э. Физиология бактерий.- Бухарест: Изд-во Академии наук РПРД960.

8. Вирусные, хламидийные и микоплазменные заболевания. В.И.Козлова и др.- М.: «Авиценна», 1995.

Лектор Митрофанова Н.Н.

Антигенами (от лат. anti — против, genos — род) называют генетически чужеродные вещества, которые при введении во внутреннюю среду организма способны вызывать им­мунный ответ в виде образования антител или иммунных Т-лимфоцитов и взаимодействовать с ними. Антиген счи­тается инициатором всех реакций приобретенного иммуни­тета. Основные свойства антигена — антигенность, иммуногенность и специфичность. Антигенами являются структурные и хи­мические элементы клеток и продукты их метаболизма.

Иммуногенность — способность индуцировать иммунный ответ.

Специфичность — способность антигена вступать в реакции взаимодействия со специфичными к нему антителами или ак­тивированными (примированными) лимфоцитами, что приво­дит в итоге к нейтрализации этого антигена.

Иммуногенность определяется:

• чужеродностью, т.е. вещество должно распознаваться иммунной системой как «не свое». При этом чем меньше выра­жено генетическое родство между организмом и вводимым ве­ществом, тем лучшим иммуногеном оно является;

• молекулярной массой, которая должна быть не менее 5—10 кД. Чем больше молекулярная масса антигена, тем сильнее будет иммунный ответ;

• химической природой. Антигены могут быть белками, по­лисахаридами, полипептидами, фосфолипидами, нуклеиновы­ми кислотами и др.

В зависимости от химической природы и молекулярной массы антигены могут быть полными (иммуногенными) и не­полными (их называют гаптенами).

Полные антигены (иммуногены) индуцируют специфиче­ский иммунный ответ и вступают в реакции взаимодействия с антителами и активированными (примированными) Т-лимфоцитами. К ним относятся высокомолекулярные вещества — белки, полисахариды, гликопротеины, липополисахариды, липопротеины, нуклеопротеины и корпускулярные формы (микроорганизмы, чужеродные клетки и др.). Антигены могут быть экзогенной природы или эндогенными. К эндогенным антигенам относятся собственные клетки организма с изме­ненным геномом и образуемые ими продукты. Такие антиге­ны получили название аутоантигенов.

Гаптены — это простые химические соединения малой мо­лекулярной массы: дисахара, липиды, пептиды, нуклеиновые кислоты и др. Они не обладают иммуногенностью, но имеют высокий уровень специфичности при взаимодействии с про­дуктами иммунного ответа (антителами и Т-лимфоцитами). Если гаптен соединить с белком, он приобретает свойство иммуногенности (т. е. становится полным). В этом сложном комплексе именно гаптен определяет его специфичность.

Полугаптены образуются при соединении неорганических веществ (йод, бром, азот и др.) с белком. Такие комплексы могут вызывать образование антител, специфичных к неорга­ническим соединениям.

Проантигены являются аллергенами-гаптенами или неанти­генными веществами (сульфаниламиды, антибиотики, фенол­фталеин и др.). При соединении с белками макроорганизма они способны вызывать состояние сенсибилизации и разви­тие аллергических реакций.

Классификация основных типов антигенов приведена ни­же. Все антигены на своей поверхности имеют выступающие концевые молекулы, которые называются антигенными детер­минантами, или эпитопами. Именно с ними взаимодействуют антитела или антигенраспознающие рецепторы лимфоцитов. Корпускулярные антигены имеют несколько эпитопов, поэтому их называют поливалентными. Гаптены имеют один эпитоп и являются одновалентными.

Способ включения иммунной системы в ответ на проник­новение чужеродного антигена различен. В связи с этим вы­деляют тимусзависимые и тимуснезависимые антигены. Полно­ценное развитие специфического иммунного ответа на тимус­зависимые антигены возможно только в присутствии Т-лимфоцитов. Тимуснезависимые антигены (в основном полисаха­риды) обеспечивают иммунный ответ без участия Т-лимфоцитов.

В некоторых случаях микробы продуцируют особые веще­ства, которые получили название суперантигенов. Они способ­ны связываться с Т-лимфоцитами без помощи антигенпредставляющих клеток (АПК) и минуя их активные центры. Та­кое связывание вызывает поликлональную активацию Т-лимфоцитов. Они секретируют избыточное количество цитокинов, что вызывает синдром общей интоксикации в организме. За­тем такие активированные Т-лимфоциты погибают путем апоптоза (запрограммированная гибель клеток). Обычно су­перантигены активируют 2—20% периферических Т-лимфоцитов, и их запрограммированная гибель после активации приводит к развитию иммунодефицита. Суперантигенами для Т-лимфоцитов являются энтеротоксины стафилококков, ток­син синдрома токсического шока, суперантигены ВИЧ (виру­са иммунодефицита), вируса бешенства и др.

Все существующие в природе клетки — от вирусной части­цы до клеток человеческого организма — представлены в виде мозаики (смеси) антигенов. Огромное количество существую­щих антигенов классифицируют на основе происхождения (естественные, искусственные, синтетические), химической природы (белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, липиды и др.), генетических признаков [аутоантигены, аллоантигены (изоантигены), ксеноантигены].

Классификация основных типов антигенов (АГ)

Название АГ

Характеристика АГ

Полные АГ: • корпускулярные • растворимые Гаптены   Аллергены   Синтетические АГ   Аутоантигены   Аллоантигены (изоантигены) Ксеноантигены Гетероантигены (перекрестно реагирующие) Опухолевые АГ (онкоантигены) Вирусспецифические АГ Суперантигены

Целые клетки и крупные частицы: микроорганизмы, эритроциты, измененные клетки организма Белки, полисахариды, ЛПС, эндо- и экзотоксины и др. Простые органические соединения с малой молекулярной массой — пептиды, дисахара, НК, ли­пиды и др. Не являются иммуногенами, но обла­дают специфичностью АГ внешней среды — пыли, пищи, пыльцы расте­ний и др., вызывающие повышенную реактив­ность Искусственно синтезированные полимеры ами­нокислот, углеводов Нативные (неизмененные) АГ собственных кле­ток или межклеточного вещества АГ других особей этого же вида   АГ особей другого вида Общие АГ у организмов разных таксономических групп (антиген Форсмана, групповые АГ крови и др.)   Аномальные АГ на мембранах клеток в результате злокачественной трансформации Вирусспецифические АГ на мембранах инфици­рованных вирусом клеток Некоторые патогенные микроорганизмы и про­дукты их жизнедеятельности

Антигенный спектр микроорганизмов разнообразен и вы­ражается антигенной формулой, т. е. символами в виде букв или цифр. Например, антигенная формула бактерии брюшно­го тифа представлена антигенами 9, 12, Vi, d.

В зависимости от локализации у бактерий различают сле­дующие антигены (рис. 15.3):

• капсульные (К-АГ) расположены наиболее поверхностно и представлены полисахаридами, полипептидами или белка­ми. Такие антигены имеют пневмококки, сальмонеллы, сиби­реязвенная бацилла и др. К капсульным антигенам относится антиген вирулентности (Vi-антиген), который обычно обнару­живают у высоковирулентных энтеробактерий;

• жгутиковые (Н-АГ) имеют подвижные бактерии. Н-АГ является белком флагеллином, легко разрушается при нагре­вании, но сохраняет свои свойства после обработки фенолом;

• соматические (О-АГ) локализованы на поверхности кле­точной стенки. О-АГ у грамотрицательных бактерий состоят из липополисахаридов, к которым присоединены олигосахаридные цепочки, обеспечивающие его специфичность. О-АГ термостабильны, сохраняют свои свойства после обработки спиртом и формалином, но разрушаются фенолом. У многих грамположительных бактерий тейхоевые кислоты выполняют функцию О-АГ;

• цитоплазматические АГ являются белковыми и нуклеопротеидными компонентами цитоплазмы клеток, липопротеидами мембранных структур;

• внеклеточные АГ являются экзопродуктами бактерии белковой природы (экзотоксины, ферменты агрессии: ДНКаза, протеазы, стрептоюшаза и др.)

Комплекс антигенов целых микробных клеток и экзоток­сины бактерий являются полными антигенами и стимулируют реакции иммунного ответа. По степени специфичности анти­гены микроорганизмов делят на групповые, к которым относят родоспецифические (общие для рода) и межродовые (общие для разных родов) или видоспецифические (общие для вида), и серовариантные. От последних зависят неоднородность вида и существование внутри вида отдельных антигенных вариантов.

Антигенное строение тканей человека и животных также сложно. Каждая клетка является комплексной антигенной системой. Различают антигены видоспецифические, содержа­щиеся в сыворотке крови, печени, селезенке и других органах, и аллоантигены (изоантигены), по которым отдельные индивидуумы различаются между собой. К этим антигенам относят эритроцитарную систему АВО (систему групп крови), систему Rh (резус)-фактора, антигены главного комплекса гистосовместимости (ГКГС), или, как его еще называют, МНС (от англ. major histocompatibility complex), и др.

Антигены МНС уникальны для каждого организма и опре­деляют его биологическую индивидуальность. По химической структуре и функциональному назначению МНС подразделя­ют на два класса:

• антигены (молекулы) I класса МНС представлены в раз­ных количествах на поверхности всех ядросодержащих клеток. Больше всего их на лимфоцитах и лейкоцитах. Они являются тканевыми антигенами и играют важную роль в процессах от­торжения пересаженных аллогенных тканей. Кроме того, они представляют чужеродный антиген (обычно вирусный) для избирательного уничтожения киллерными клетками. По химической природе это гликопротеины клеточных мембран, которые состоят из двух полипептидных цепей — тяжелой α-цепи с большой молекулярной массой и легкой β-цепи с меньшей молекулярной массой. Тяжелая цепь проникает че­рез мембрану клетки. Она нековалентно связана с легкой це­пью;

• антигены (молекулы) II класса МНС находятся на мем­бране иммунокомпетентных клеток — макрофагов, моноци­тов, В-лимфоцитов, активированных Т-клеток, дендритных клеток и др. Эти клеточные молекулы участвуют в представлении Т-лимфоцитам чужеродного антигена в иммуногенной форме для распознавания. Они состоят из двух трансмембран­ных микроглобулинов почти равной молекулярной массы.

Генетический контроль развития и функционирования им­мунной системы осуществляется комплексом генов МНС, ко­торый состоит из 4—10⁶ пар нуклеотидов ДНК (около 50 ге­нов), локализованных в хромосоме 6. Именно они формируют антигенную индивидуальность каждой особи определенного вида. Гены МНС делятся на 3 класса:

—гены I класса контролируют экспрессию (выход на по­верхность клеток) антигенов I класса МНС;

—гены II класса контролируют антигены II класса МНС;

—гены III класса контролируют синтез иммунорегуляторных цитокинов (факторы некроза опухолей) и некоторых компонентов комплемента.

Степень участия молекул МНС в некоторых иммунных ре­акциях приведена в табл.

Таблица Степень участия молекул МНС в некоторых иммун­ных реакциях

Функциональная активность	Антигены МНС-I	Антигены МНС-II
Индукция образования антител Представление антигена для киллерных кле­ток — CD8 Т-лимфоцитов Представление антигена для CD4 Т-хелперов Интенсивность отторжения аллотрансплантата	+ + + + + + + + — + + + +	+ + + + — + + + + + +

Дата добавления: 2014-01-20