Понятие «антиген».
Антиген – это любые вещества, содержащиеся в м/о и др. клетках или выделяемые ими, которые несут признаки ген. чужеродной информации и при введении в организм вызывают развитие специфич. иммун. р-ций.
Дайте определение понятий антигенности и иммуногенности.
Антигенность - св-во хим. веществ или клеток индуцировать иммунный ответ животного организма определенной силы. Обусловливается участком молекулы Аг, к-рый распознается иммунной системой как чужеродный. По антигенной силе вещества разделяют на неантигены, гаптены , сильные и слабые Аг. Антигенностьможет быть усилена или придана конъюгацией вещества с макромолекулами или совместным введением вещества с адъювантами , а также снижена или утрачена в результате деградации макромолекул. Измеряется в антигенных ед. (АЕ).
Иммуногенность – это способность к индукции иммунного ответа (выработка антител и включение всех факторов иммунитета).
Антигенная детерминанта. Строение и ф-ции.
Структура, обладающая индивидуальной антигенной специфичностью, называется антигенным детерминантом или эпитопом. Состоят из 6-25 а/к и располагаются в разных частях молекулы, разделяясь неантигенными структурами. При этом эпитопы одной молекулы не обязательно должны иметь одинаковый состав и одонаковую специфичность. Кол-во одинаковых эпитопов на молекуле определяет число молекул антител, которые могут к ней присоединиться, т.е. валентность данного антигенного субстрата.
4. Полноценные антигены и их св-ва, примеры.
На основании изучения антигенных свойств различных сложных хим. соединений (полисахаридов, липидов, белков, нуклеиновых к-т и т.д.) полноценные антигены обладают обеими функциями антигена – способностью индуцировать образование антител и специфически с ними взаимодействовать.
5. Гаптены, синтетические антигены, их св-ва.
Если взаимодействие неполноценного антигена (обладают только одним свойством антигена - способностью специфически взаимодействовать с теми антителами, в индукции синтеза которых они участвовали) с антителом сопровождается обычными иммунологическими реакциями, его называют гаптеном . Если неполноценный антиген имеет очень небольшую молекулярную массу и его взаимодействие с антителами не сопровождается обычными видимыми реакциями, его называют полугаптеном . О присутствии полугаптена судят по тому признаку, что антитела будучи связаны с полугаптеном, уже не проявляют себя в обычной реакции с полноценным антигеном.
6. Антигены растворимые, корпускулярные. Способы получения, примеры.
Среди антигенов бактериальной клетки различают Н, О, К и др.:
ü Жгутиковые антигены (Н-антигены) входят в состав бактериальных жгутиков, представляют собой белок флагелин (разрушается при нагревании, а после обработки фенолом сохраняет свои антигенные свойства)
ü Соматический антиген (О-антиген) связан с бак. клеточной стенкой. О-антиген Гр- бактерий связан с ЛПС клеточной стенки, детерминантными группами являются концевые повторяющиеся звенья полисахаридных цепей, присоединенные к ее основной части. В состав сахаров детерминантных групп входят гексозы (галактоза, глюкоза и др., аминосахар).
Антигены - это вещества генетически чужеродной природы, вызывающие иммунные реакции(ответа - трансплантационный иммунитет, толерантность, выработка антител, иммунологическая память).
Антигены вступают в специфическую реакцию с антителами или с клетками иммунной системы.
Антигены и их основные виды
- Полноценные антигены(АГ) - вызывают различные формы иммунного ответа и вступают в реакцию как с антителами, так и с клетками иммунной системы
- Гаптены - вещества, не способные вызывать иммунный ответ (не способны индуцировать образование АТ), но вступают в специфическую реакцию с готовыми антителами или соответствующими клетками иммунной системы
АГ+АТ - ИК - иммунный комплекс
Схема реакции Антиген-Антитело .
Антиген либо 2х либо многовалентен.
Гаптен-Антитело
Основные клетки иммунной системы - лимфоциты(могут жить годами). Плотное ядро, мало цитоплазмы
Происхождение и химическая природа полноценных антигенов
Происхождение и химическая природа гаптенов.
Свойства антигенов
- Чужеродность
- Макромолекулярность 1000 дальтон и меньше - полноценный антиген, меньше 1000 - нет.
- Растворимость и коллоидная система. Антиген можно денатуировать, как белок
- Жесткость молекулы
- Специфичность. Реакции иммунитета строго специфичны. Каждому антигену соответствует определенное антитело
- Иммуногенность(антигенность - способность антигена вызвать иммунный ответ - сифилис, гонорея), т.е. прочного, выработанного иммунитета нет(чума, оспа, корь)
Специфичность антигенов
Определяется -
- Аминокислотным составом белка и последовательностью аминокислот
- Особенностями вторичной структуры белка
- Концевыми аминокислотами
Структура антигена
Антигенная детерминанта(эпитоп). Состоит из 3-6 гексозных или 4-8 аминокислотных остатков, определяется специфическими антигенами.
Антиген содержит 5-15 до сотен эпитопов
Носитель белка - определяет антигенность или иммуногенность.
Антигены животных и человека
- Ксеноантигены - от неродственного донора
- Аутоантигены - собственные антигены
- Изоантигены - общие для генетически однородных групп
- Аллоантигены - общие антигены одного биологического вида(трансплантация органов)
- Видовые антигены - присущие данному виду
Антигены животных и человека
- Органоспецифические
- Стадиоспецифические(эмбриональные альфа-фетопротеины)
- Гетерогенные(Форсмана) - общие у разных видов
- Антигены гистосовместимости - антигены ядросодержащих клеток, лейкоцитарные антигены
Антигены гистосовместимости - это специфические антигены, присущие только определенному индивидуумам. Они кодируются генами 6ой хромосомы
Свойства структур МС
Антигены бактерий
- Капсульные К-антигены - полисахариды
- Пили-термостабильный белок пилин
- Ферменты бактерий
- Экзотоксины бактерий
- Н-антиген -термостабильный жгутиковый белок флагелин
- О - антиген - термостабльный липополисахарид. Гр(-)бактерии - эндотоксин
- Пептидогликан
- Тейхоловые кислоты
- Протеинактивные защитные антигены
- Перекрестно-реагирующие с тканями человека
Суперантигены
Каждый антиген взаимодействует с 0,01% антиген-реактивными клетками(АРК)
Суперантигены(белковые токсины, стафилококк, некоторые вирусы) активируют до 20% АРК. В результате возникает реакция не на 1 антиген, а на многие, что неблагоприятно оказывает влияние на аутоиммунные реакции
Антигены опухолей.
- Появление эмбриональных антигенов
- Специфические антигены опухоли, характерные для нескольких или для данного лица
- Специфические вирусные реакции
- Под влиянием антител меняется антиген составляющей опухоли
Принципы недостаточности иммунитета при опухолевом росте
- Сниженная активность естественных киллеров
- Низкая иммуногенность опухоли
- Развитие толерантности
- Образующиеся антитела, замещающих опухоль
- Иммунодепрессивные факторы опухоли
Антигенные свойства иммуноглобулинов послужили теми фенотипическими признаками, изучение которых позволило установить закономерности генетической регуляции биосинтеза иммуноглобулинов. Любая молекула иммуноглобулина обладает, по-видимому, той или иной антительной специфичностью, т. е. способна взаимодействовать с чужеродными для данного организма веществами - антигенами. Однако и сама молекула иммуноглобулина способна выступать в роли антигена в тех случаях, когда иммуноглобулины одного вида (например, человека) вводятся особям другого вида (например, кролика).
Различают три типа антигенных детерминант молекул иммуноглобулина: изотипы, аллотипы, идиотипы. Изотипическими антигенными детерминантами являются те участки молекул иммуноглобулинов, антигенные свойства которых идентичны у всех особей данного вида.
Каждый класс иммуноглобулинов
имеет свои, характерные только для данного класса, изотипические антигены, которые локализованы на постоянной области тяжелых цепей. Изотипические детерминанты, характерные для легких цепей каппа- и ламбда-типа, также локализованы на постоянной области цепи. Разные классы иммуноглобулинов и разные типы легких цепей не имеют общих антигенных детерминант, несмотря на наличие гомологичных последовательностей.
Однако подклассы иммуноглобулинов
имеют как общие для разных подклассов антигенные детерминанты, так и детерминанты, специфичные только для данного подкласса.
К аллотипическим антигенным детерминантам (аллотипам) относятся те антигенные детерминанты молекул иммуноглобулинов, которые имеются у одних особей данного вида и отсутствуют у других, и эти различия определяются аллельными генами. Наличие аллотипов является отражением внутривидового полиморфизма в антигенном строении молекул иммуноглобулинов.
И, наконец, третий тип антигенных детерминант - это идиотипические детерминанты (идиотипы). К идиотипам относятся те индивидуальные антигенные свойства, которые присущи только молекулам антител данной специфичности или индивидуальным миеломным иммуноглобулинам. Антигенная специфичность идиотипов зависит от строения вариабельной области молекулы антитела, и в ряде случаев имеются определенные доказательства, что идиотипы являются отражением антигенных свойств активного центра молекулы антитела.
Антитела к изотипическим детерминантам используются для идентификации различных классов и подклассов иммуноглобулинов и типов легких цепей. Антитела же к аллотипам служат для обнаружения генетических вариантов иммуноглобулинов, причем аллотипические маркеры локализованы, как правило, на постоянной части полипептидных цепей иммуноглобулинов. Что же касается идиотипических детерминант, то их локализация на вариабельной части молекулы иммуноглобулина позволяет их использовать в качестве генетических маркеров вариабельной части.
История обнаружения генетических маркеров полипептидных цепей иммуноглобулинов вкратце такова. Уже давно было известно, что в сыворотке больных ревматоидным артритом часто содержатся так называемые агглютинаторы, которые способны специфически взаимодействовать с аутологичным IgG. Для обнаружения агглютинаторов используются эритроциты людей Rh+, покрытые неполными aHTH-Rh-антителами, т. е. антителами, которые неспособны агглютинировать эритроциты. Агглютинация наступает только после добавления агглютинатора, способного взаимодействовать с анти-Rh-антителами на поверхности эритроцитов.
При реакции с антигеном не всегда связывающие центры антитела охватывают весь антиген. Часть последнего, непосредственно взаимодействующая с антителом, называется антигенной детерминантой. Одна молекула может содержать одну и более антигенных детерминант. Для изучения специфичности антител необходимо иметь антитела, направленные против индивидуальных антигенных детерминант. Небольшая функциональная группа, представляющая собой одну антигенную детерминанту, называется гаптеном. Гаптенами могут быть различные органические соединения, например ТНФ (тринитрофенильная группа), фениларсонат, моно- и олигосахариды, такие как глюкоза и лактоза, а также олигопептиды, например пентализин. Хотя эти гаптены способны связываться с антителами, тем не менее они обычно не являются иммуногенами, т. е. иммунизация ими не приводит к образованию антител.
В то же время иммунный ответ часто можно вызвать с помощью гаптена, ковалентно присоединенного к большой молекуле, называемой носителем. Этот носитель иммуногенен сам по себе, и иммунизация конъюгатами гаптен-носитель вызывает появление антител как против носителя, так и против гаптена. Полученные таким образом специфичные к гаптену антитела можно изучать методом равновесного диализа в присутствии свободного (не связанного с носителем) гаптена с помощью иммунопреципитации, используя для этого гаптен, пришитый к другому носителю, или же применяя метод торможения преципитации свободным гаптеном.
Описанный способ получения и исследования антигаптеновых антител, впервые примененный Ландштейнером, помог выяснить, какие элементы тонкой структуры антигенной детерминанты определяют ее специфичность.
Сравнительное изучение связывания антител с различными гаптенами показало, что узнавание антителами «своего» гаптена оказывается специфичным, даже несмотря на гетерогенность полученной популяции антител. В отличие от антител, направленных против полидетерминантных антигенов, популяция антител, специфичных к одной детерминанте (гаптену), относительно ограничена. Это обусловлено тем, что связывание гаптена с антигенсвязывающим центром антитела требует определенных структурных ограничений для точного соответствия их друг другу. В то же время специфичность антисыворотки зависит от специфичностей всех входящих в нее антител, что в свою очередь определяется структурами их антигенсвязывающих центров.
При изучении перекрестных реакций с аналогами гаптена оказалось, что некоторые аналоги образуют комплексы со всеми имеющимися в сыворотке антителами, тогда как связывание других аналогов быстро достигает насыщения, поскольку их структура хорошо соответствует структуре антигенсвязывающего центра лишь некоторых антител. Антитела, полученные от разных животных, могут проявлять разную способность к иммунологическому перекресту при взаимодействии с тем же самым набором родственных гаптенов. Даже у одного и того же животного, как известно, в определенных условиях аффинность и специфичность антител с увеличением времени, прошедшего с начала иммунизации, могут возрастать.
Таким образом, наличие или отсутствие иммунологического перекреста любых двух гаптенов отражает как структурные различия между ними, определяющие возможность или невозможность антигена и антитела связаться друг с другом, так и разнообразие антигенсвязывающих центров, имеющихся в данной антисыворотке.
Глава 3. Работы Карла Ландштайнера
Антиген как первопричина развития иммунного процесса интересовал иммунологов с тех давних пор, когда зародилась иммунология. Однако только благодаря исследованиям К.Ландштейнера в 20 - 30-х годах XX в. сложились условия для изучения тонкой природы специфичности антигена. В качестве объекта исследования ученый взял простые органические соединения - гаптены. Как уже отмечалось, сами по себе эти соединения не способны вызвать иммунологической реакции. Наличие чужеродности при низкой молекулярной массе лишает их иммуногенности. При этом комплекс гаптена с белком-носителем иммуногенен. Исследования Ландштейнера выявили по крайней мере два существенных момента: крайне высокий уровень специфичности (подчас в определении специфичности принимает участие всего один радикал - карбоксильная или аминогруппа); специфичность высокомолекулярного антигена представлена отдельными участками (эпитопами) - местами связывания антител или антигенраспознающих рецепторов, при этом чем больше молекулярная масса антигена, тем больше мест связывания.
Схема постановки опытов, разработанная Ландштейнером, включала иммунизацию кроликов гаптен-белковым комплексом и последующий анализ антисывороток от иммунизированных животных с тем же самым или иным гаптеном, но конъюгированным с другим неродственным белком. Подобный прием позволял работать только с антителами к гаптену, взятому для иммунизации, и исключал те антитела, которые образовывались кэпитопам белка. В результате удалось показать решающую роль тонкой конфигурации гаптена в определении специфичности.
