Антигены классификация свойства их строение специфичность. Виды антигенов. Классы антител IgM и IgA

План лекции:

1. Антигены: определение, строение, основные свойства.

2. Антигены микроорганизмов.

3. Антигены человека и животных.

4. Антитела: определение, основные функции, строение.

5. Классы иммуноглобулинов, их характеристика.

6. Динамика образования антител.

Антигены (от греч. anti - против, genos - создавать; термин предложил в 1899 г. Дойч ) - вещества различного происхождения, несущие признаки генетической чужеродности и при введении в организм вызывающие развитие специфических иммунологических реакций.

Основные функции антигенов:

Индуцируют иммунологический ответ (синтез антител и запуск реакций клеточного иммунитета).

Специфически взаимодействуют с образовавшимися антителами (in vivo и in vitro).

Обеспечивают иммунологическую память - способность организма отвечать на повторное введение антигена иммунологической реакцией, характеризующейся большей силой и более быстрым развитием.

Обуславливают развитие иммунологической толерантности - отсутствие иммунного ответа на конкретный антиген при сохранении спо-собности к иммунному ответу на другие антигены.

Строение антигенов:

Антигены состоят из 2 частей :

1. Высокомолекулярный носитель (шлеппер) - высокополимерный белок, определяющий антигенность и иммуногенность антигена.

2. Детерминантные группы (эпитопы) - поверхностные структуры антигена, комплементарные активному центру антител или рецептору Т-лимфоцита и определяющие специфичность антигена. На одном носителе может быть несколько разных эпитопов, состоящих из пептидов или липополисахаридов и располагающихся в разных частях молекулы антигена. Их разнообразие достигается за счет мозаики аминокислотных или липополисахаридных остатков, располагающихся на поверхности белка.

Количество детерминантных групп или эпитопов определяет валентность антигена .

Валентность антигена - количество одинаковых эпитопов на молекуле антигена, равное числу молекул антител, которые могут к ней присоединяться.

Основные свойства антигенов:

1. Иммуногенность - способность вызывать иммунитет, невосприимчивость к инфекции (применяется для характеристики инфекционных агентов).

2. Антигенность - способность вызывать образование специфических антител (частный вариант иммуногенности).

3. Специфичность - свойство, по которому антигены различаются между собой и определяющее способность избирательно реагировать со специфическими антителами или сенсибилизированными лимфоцитами.

Иммуногенность, антигенность и специфичность зависят от многих факторов.

Факторы, определяющие антигенность:

- Чужеродность (гетерогенность) - генетически обусловленное свойство антигенов одних видов животных отличаться от антигенов других видов животных (чем дальше друг от друга в фенотипическом отношении находятся животные, тем большей антигенностью по отношению друг к другу они обладают).

- Молекулярный вес должен быть не менее 10000 дальтон, с увеличением молекулярного веса антигенность возрастает.

- Химическая природа и химическая однородность: наибольшей антигенностью обладают белки, их комплексы с липидами (липопротеиды), с углеводами (гликопротеиды), с нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды), а также сложные полисахариды (при массе более 100000 D), липополисахариды; сами по себе нуклеиновые кислоты, липиды вследствие недостаточной жесткости структуры неиммуногенны.

- Жесткость структуры (помимо определенной химической природы антигены должны обладать определенной жесткостью структуры, например, денатурированные белки не обладают антигенностью).

- Растворимость (нерастворимые белки не могут находиться в коллоидной фазе и не вызывают развитие иммунных реакций).

Факторы, определяющие иммуногенность:

Свойства антигенов.

Способ введения антигена (перорально, внутрикожно, внутримышечно).

Доза антигена.

Интервал между введением.

Состояние иммунизированного макроорганизма.

Скорость разрушения антигена в организме и выведения его из организма.

Иммуногенность и антигенность могут не совпадать! Например, дизентерийная палочка обладает высокой антигенностью, но выраженного иммунитета против дизентерии не вырабатывается.

Факторы, определяющие специфичность:

Химическая природа антигенной детерминанты.

Строение антигенной детеминанты (вид и последовательность аминокислот в первичной полипептидной цепи).

Пространственная конфигурация антигенных детерминант.

Виды антигенов по строению:

1. Гаптены (неполноценные антигены) - это чистая детерминантная группа (имеют небольшую молекулярную массу, не распознаются иммунокомпетентными клетками, обладают только специфичностью, т.е. не способны вызывать образование антител, но вступают с ними в специфическую реакцию):

- простые - взаимодействуют с антителами в организме, но не способны реагировать с ними in vitro;

- сложные - взаимодействуют с антителами in vivo и in vitro.

2. Полноценные (конъюгированные) антигены - образуются при связывании гаптена с высокомолекулярным носителем, обладающим иммуногенностью.

3. Полугаптены - это неорганические радикалы (J - , Cr - , Br - , N +), связанные молекулами белка.

4. Проантигены - гаптены, способные присоединяться к белкам организма и сенсибилизировать их как аутоантигены.

5. Толерогены - антигены, способные подавлять иммунологические реакции с развитием специфической неспособности отвечать на них.

Виды антигенов по степени чужеродности:

1. Видовые антигены - антигены определенного вида организмов.

2. Групповые антигены (аллоантигены) - антигены, обусловливающие внутривидовые различия у особей одного вида, разделяющие их на группы (серогруппы у микроорганизмов, группы крови у человека).

3. Индивидуальные антигены (изоантигены) - антигены конкретного индивидуума.

4. Гетерогенные (перекрестнореагирующие, ксеноантигены) антигены - антигены, общие для организмов разных видов, далеко отстоящих друг от друга:

- антигенная мимикрия - длительное отсутствие иммунологической реакции на антигены из-за схожести с антигенами хозяина (микроорганизмы не распознаются как чужеродные);

- перекрестные реакции - образовавшиеся на антигены микроорганизмов антитела вступают в контакт с антигенами хозяина и могут вызывать иммунологический процесс (например: гемолитический стрептококк обладает перекрестнореагирующими антигенами с антигенами миокарда и почечных клубочков; вирус кори имеет перекрестнореагирующие антигены к белку миелину, поэтому иммунная реакция способствует демиелинизации нервных волокон и развитию рассеянного склероза).

Антигены микроорганизмов в зависимости от систематического положения:

1. Видоспецифические - антигены одного вида микроорганизмов.

2. Группоспецифические - антигены одной группы в пределах вида (подразделяют микроорганизмы на серогруппы ).

3. Типоспецифические - антигены одного типа (варианта) в пределах вида (подразделяют микроорганизмы на серовары/серотипы ).

Антигены - это высокомолекулярные вещества органического происхождения, способные при введении в организм вызывать образование специфических белков - . Антигены способны соединяться только с теми антителами, которые возникли под их воздействием. Антигенными свойствами обладают и (так называемые полноценные антигены). Антигены широко применяют в диагностике инфекционных заболеваний для определения природы антител. Антигены, используемые в этих целях, называют диагностикумами.

Помимо полноценных антигенов, способных вызывать образование антител и реагировать с ними, существуют и неполноценные - гаптены (чаще всего и липоиды), реагирующие с соответствующими антителами, но не способные вызывать их образование. Гаптены являются соединениями, придающими антигенам определенную специфичность. Гаптены превращаются в полноценные антигены при добавлении к ним белка. Некоторые неорганические соединения, в том числе лекарственные препараты ( , йод и др.), при поступлении в организм могут соединяться с его белками и приобретать антигенные свойства. По характеру иммунологической реакции антигены могут быть обозначены как агглютиногены, вызывающие образование антител, обусловливающих реакцию (см.); преципитиногены - антигены, вызывающие образование антител, участвующих в реакции (см.).

Антигены (от греч. anti - против и gennao - создаю, произвожу) - химические соединения, которые при введении в организм человека или животных вызывают образование антител. Антигенными свойствами обладает широкий круг природных высокомолекулярных соединений и в первую очередь белки, полисахариды (см. Vi-антиген) и их комплексы. Кроме того, антигенами могут быть искусственно синтезированные полипептиды, а также комплексы белков с самыми разнообразными по структуре химическими соединениями. При введении в организм таких конъюгированных соединений образуются антитела (см.), специфически реагирующие с введенной в белок простой химической группировкой, которая, будучи введена в организм без носителя, не вызывает образования антител. Подобные соединения из-за своей иммунологической пассивности получили название неполных антигенов, или гаптенов.

В настоящее время далеко не все еще известно об условиях антигенности того или иного вещества, однако, несомненно, что степень антигенности белков определяется некоторыми особенностями их химического строения, к числу которых следует отнести относительно высокий молекулярный вес. Действительно, относительно простые по составу и строению протамин и желатина не являются антигенами, а яичный и сывороточный альбумины (мол. масса 40 000-70 000) иммуногенны в меньшей степени, чем гамма-глобулины (мол. масса 160 000) или гемоцианин (мол. масса 300 000 и более). Непременным условием антигенности является отличие строения данного вещества от каких-либо веществ, присутствующих в организме реципиента. Собственные белки организма не являются антигенами, если они не были подвергнуты химической обработке, способной изменить их строение. В связи с генетическими отличиями особей одного и того же вида однотипные белки (например, гамма-глобулины) у них могут иметь определенные различия в строении. В связи с этим белок одного животного данного вида может быть антигеном для другого животного этого же вида. Подобные антигены называются изоантигенами.

При некоторых патологических состояниях собственные белки, полисахариды и их комплексы в результате изменения химического строения приобретают способность к аутоиммунизации. Такие аутоантигены известны при приобретенной гемолитической анемии, идиопатической тромбопенической пурпуре, узелковом периартериите, эритематозной волчанке и других заболеваниях.

В связи со сложным химическом строением природных белков и полисахаридов на поверхности их макромолекул находится значительное число антигенных детерминант различного строения. Антигенная гетерогенность индивидуальных белков и полисахаридов приводит при иммунизации к образованию большого набора антител разной специфичности (см. Иммунитет). Если у некоторых белков или полисахаридов различного происхождения отдельные антигенные детерминанты близки по своему строению, то образующиеся антитела будут перекрестно реагировать с обоими антигенами. Антигенное родство наряду со специфическими отличиями установлено для однотипных белков разных видов (сывороточных альбуминов, гамма-глобулинов) или соматических 0-антигенов бактерий кишечной группы. В ряде случаев одинаковые антигенные детерминанты встречаются у совершенно разных по происхождению веществ, например группоспецифических А-антигенов эротроцитов человека и капсульных полисахаридов пневмококка типа XIV. Серологически родственные клеточные антигены далеких друг от друга видов получили название гетерогенных антигенов. Примерами таких антигенов служат антигены Форсмана - вещества, которые при инъекции кроликам вызывают образование бараньих гемолизинов.

Природные антигены могут встречаться как в корпускулярной, так и растворимой форме. Поскольку первые исследуются с иммунной сывороткой в реакции агглютинации, они называются агглютиногенами. Соответственно растворимые антигены, анализируемые в реакции преципитации, иногда называют преципитиногенами. В корпускулярных антигенах бактериального происхождения различают антигены собственно тела клетки и жгутиковые антигены, представляющие по химическому строению белки. При наличии одинаковых по строению детерминант агглютиногены и преципитиногены могут иметь одну и ту же серологическую специфичность. Несмотря на серологическое родство, иммуногенная активность агглютиногенов и преципитиногенов различается: образование антител к агглютиногенам происходит, как правило, значительно интенсивнее.

Антигены – это вещества, которые несут признаки генетически чужеродной информации и при введении в организм вызывают развитие специфических иммунологических реакций.

Антигенные вещества представляют собой высокомолекулярные соединения, обладающие определенными свойствами: чужеродностью, антигенностью, иммуногенностью, специфичностью 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 животного и растительного происхождения. Антигенными свойствами обладают вирусы, бактерии, микроскопические грибы, простейшие, экзо - и эндотоксины микроорганизмов. Все антигенные вещества имеют ряд общих свойств:

Антигенность – это способность антигена вызывать иммунный ответ . Степень иммунного ответа организма на различные антигены неодинакова, т. е. на каждый антиген вырабатывается неодинаковое количество антител.

Специфичность – это особенность строения веществ, по которой антигены отличаются друг от друга. Ее определяет антигенная детерминанта, т. е. небольшой участок молекулы антигена, который соединяется с выработанным на него антителом.

Иммуногенность - это способность создавать иммунитет. Это понятие относится, главным образом, к микробным антигенам, обеспечивающим создание иммунитета к инфекционным болезням. Антиген, чтобы быть иммуногенным, должен быть чужеродным и иметь достаточно большую молекулярную массу. С увеличением молекулярной массы иммуногенность нарастает. Корпускулярные антигены (бактерии, грибы, эритроциты) более иммуногены, чем растворимые. Среди растворимых антигенов наибольшей иммуногенность обладают высокомолекулярные соединения.

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 полноценных антигенов характерна строгая специфичность, т. е. они вызывают в организме выработку только специфических антител, вступающих в реакцию только с данным антигеном.

Неполноценные антигены (гаптены) представляют собой сложные углеводы, липиды и другие вещества, не способные вызвать образование антител в организме, но вступающие с ними в специфическую реакцию. Добавление к гаптенам небольшого количества белка придает им свойства полноценного антигена.

Аутоантигены – антигены, образованные из белков собственных тканей, изменивших свои физико-химические свойства под воздействием различных факторов (токсины и ферменты бактерий, лекарственные вещества, ожоги, обморожения, облучение). Такие, измененные белки становятся чужеродными для организма, и организм отвечает выработкой антител, т. е. возникают аутоиммунные заболевания.

Если рассматривать антигенные свойства микроорганизма, то можно отметить, что антигенный состав – это достаточно постоянная характеристика любого микроорганизма. В антигеном комплексе чаще всего встречаются общеродовые антигены (общие для представителей данного рода), группоспецифические (присущие определенной группе), видоспецифические (присущие всем особям данного вида), и штаммоспецифические.

По локализации антигены могут быть поверхностные (К-антигены – антигены клеточной стенки), соматические (О-антигены, локализованы во внутреннем слое клеточной стенки, термостабильны) и жгутиковые (Н-антигены, присутствуют у всех подвижных бактерий, термолабильны). Многие из них активно секретируются клеткой в окружающую среду. В тоже время, существуют гидрофобные антигены, прочно связанные с клеточной стенкой.

Кроме того, патогенные микроорганизмы способны выделять ряд экзотоксинов. Экзотоксины обладают свойствами полноценных антигенов с выраженной неоднородностью в пределах рода и вида. Споры бактериальной клетки также обладают антигенными свойствами: они содержат антиген, общий для вегетативной клетки и споры.

Патогенные микроорганизмы ведут постоянную борьбу с иммунной системой путем изменения структуры поверхностных антигенов. Изменения чаще всего появляются в результате точечных мутаций, в результате появляются варианты существующих антигенов.

Антитела

В процессе эволюции организмы выработали набор защитных приспособлений к патогенным микроорганизмам, включающие неспецифические механизмы, препятствующие проникновению патогенов, вещества неспецифически повреждающие их (лизоцим, комплемент), фагоцитоз и другие клеточные реакции. Вместе с тем, патогенные микроорганизмы тоже научились преодолевать неспецифические барьеры. Поэтому в процессе эволюции появились специфические гуморальные факторы защиты в виде антител и способность организма к выраженному специфическому иммунному ответу.

Антитела – белки, относящиеся к иммуноглобулинам, которые синтезируются лимфоидными и плазматическими клетками в ответ на попадание в организм антигена, обладающими способностью специфически связываться с ним. Антитела составляют более 30% белков сыворотки крови, обеспечивают специфичность гуморального иммунитета благодаря способности связываться только с тем антигеном, который стимулировал их синтез.

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.

В соответствии с Международной классификацией сывороточные белки, несущие функцию антител, получили название иммуноглобулинов (Ig). В зависимости от физикохимических и биологических свойств различают иммуноглобулины классов IgM, IgG, IgA, IgE, IgD.

Иммуноглобулины – белки с четвертичной структурой, т. е. их молекулы построены из нескольких полипептидных цепей. Молекула каждого класса состоит из четырех полипептидных цепей – двух тяжелых и двух легких, связанных между собой дисульфидными мостиками. Легкие цепи – структура общая для всех классов иммуноглобулинов. Тяжелые цепи имеют характерные структурные особенности, присущие определенному классу, подклассу.

Антитела, входящие в определенные классы иммуноглобулинов, обладают различными физическими химическими, биологическими и антигенными свойствами.

Иммуноглобулины содержат три вида антигенных детерминант: изотипические (одинаковые для каждого представителя данного вида), аллотипические (детерминанты, различные у представителей данного вида) и идиотипические (детерминанты, определяющие индивидуальность данного иммуноглобулина и являющиеся различными у антител одного класса, подкласса). Все указанные антигенные различия определяются с помощью специфических сывороток.

Синтез и динамика образования антител

Антитела вырабатывают плазматические клетки селезенки, лимфатических узлов, костного мозга, пейеровых бляшек. Плазматические клетки (антителопродуценты) происходят из предшественников В-клеток после их контакта с антигеном. Механизм синтеза антител аналогичен синтезу любых белков и происходит на рибосомах. Легкие и тяжелые цепи синтезируются отдельно, затем соединяются на полирибосомах, а окончательная их сборка происходит в пластинчатом комплексе.

Динамика образования антител. При первичном иммунном ответе в антителообразовании различают две фазы: индуктивную (латентную) и продуктивную. Индуктивная фаза – это период от момента парентерального введения антигена до появления антигенреактивных клеток (продолжительность не более суток). В эту фазу происходит пролиферация и дифференцировка лимфоидных клеток в направлении синтеза IgM. Вслед за индуктивной фазой наступает продуктивная фаза антителообразования. В этот период, примерно до 10…15 суток уровень антител резко возрастает, при этом уменьшается число клеток, синтезирующих IgM, и нарастает продукция IgA.

Феномен взаимодействия антиген-антитело.

Знание механизмов взаимодействия антигенов и антител раскрывает сущность многообразных иммунологических процессов и реакций, возникающих в организме под влиянием патогенных и непатогенных факторов.

Реакция между антителом и антигеном протекает в две стадии:

Специфическая - непосредственное соединение активного центра антитела с антигенной детерминантой.

Неспецифическая – вторая стадия, когда, отличающийся плохой растворимостью иммунный комплекс выпадает в осадок. Эта стадия возможна в присутствии раствора электролита и визуально проявляется по разному, в зависимости от физического состояния антигена. Если антигены корпускулярные, то имеет место феномен агглютинации (склеивания различных частиц и клеток). Образующиеся конгломераты выпадают в осадок, при этом клетки морфологически не изменяются, теряя подвижность, они остаются живыми.

Понятие об антигенах

Антигенами называются вещества или тела, несущие на себе отпечаток чужеродной генетической информации, те самые ве­щества, то «чужое», против которого «работает» иммунная сис­тема. Любые клетки (ткани, органы) не собственного организма (не свои) являются для иммунной системы комплексом анти­генов, даже некоторые собственные ткани (хрусталик глаза) - так называемые забарьерные ткани: в норме они не контакти­руют с внутренней средой организма.

Антигены обладают 2 свойствами:

• антигенностью, или антигенным действием, - они способны индуцировать развитие иммунного ответа;
• специфичностью, или антигенной функцией, - взаимодейство­вать с продуктами иммунного ответа, индуцированного анало­гичным антигеном.

Химическая природа антигенов различна. Это могут быть белки:

• полипептиды;
• нуклеопротеиды;
• липопротеиды;
• гликопротеиды;
• полисахариды;
• липиды высокой плотности;
• нуклеиновые кислоты.

Классификация антигенов

Антигены делят на следующие:

• сильные, которые вызывают выраженный иммунный ответ;
• слабые, при введении которых интенсивность иммунного ответа невелика.

Сильные антигены, как правило, имеют белковую структуру.

Некоторые (обычно небелковые) антигены не способны инду­цировать развитие иммунного ответа (не обладают антигенно­стью), но могут вступать во взаимодействие с продуктами им­мунного ответа. Их называют неполноценными антигенами, или гаптенами. Многие простые вещества и лекарственные средст­ва являются гаптенами, при попадании в организм они могут конъюгировать с белками организма хозяина или другими но­сителями и приобретать свойства полноценных антигенов.

Для того чтобы какое-либо вещество проявляло свойства ан­тигена, кроме главного - чужеродное™, оно должно обладать еше иелым рядом признаков:

• макромолекулярностью (молекулярная масса более 10 тыс. дальтон);
• сложностью строения;
• жесткостью структуры;
• растворимостью;
• способностью переходить в коллоидное состояние.

Молекула любого антигена состоит из 2 функиионально различ­ных частей:

• 1-я часть - детерминантная группа, на долю которой прихо­дится 2-3% поверхности молекулы антигена. Она определяет чужеродность антигена, делая его именно этим антигеном, от­личающимся от других;
• 2-я часть молекулы антигена называется проводниковой, при ее отделении от детерминантной группы она не проявляет анти­генного действия, но сохраняет способность реагировать с го­мологичными антителами, т. е. превращается в гаптен.

проводниковой частью связаны все остальные признаки ангенности, кроме чужеродноти.

Любой микроорганизм (бактерии, грибы, вирусы) представляет

собой комплекс антигенов.

По специфичности микробные антигены делятся:

• на перекрестно-реагирующие (гетероантигены) - это антигены, общие с антигенами тканей и органов человека. Они имеются у многих микроорганизмов и рассматриваются как важный фактор вирулентности и пусковой механизм развития аутоим­мунных процессов;
• группоспецифические - общие у микроорганизмов одного рода или семейства;
• видоспецифические — общие у разных штаммов одного вида микроорганизмов;
• вариантспецифические (типоспецифические) - встречаются у отдельных штаммов внутри вида микроорганизмов. По нали­чию тех или иных вариантспецифических антигенов микроор­ганизмы внутри вида делят на варианты по антигенному строе­нию - серовары.

По локализации антигены бактерий делятся:

• на целлюлярные (связанные с клеткой);
• экстрацеллюлярные (не связанные с клеткой). Основные иеллюлярные антигены:
• соматический — О-антиген (глюцидо-липоидо-полипепдидный комплекс);
• жгутиковый — Н-антиген (белок);
• поверхностные - капсульные — К-антиген, fi-антиген, Vi-антиген.

Экстрацеллюлярные антигены - это продукты, секретируемые бактериями во внешнюю среду, в том числе антигены экзоток­синов, ферментов агрессии и защиты и др.

Антитела и их свойства

Антителами называются сывороточные белки, образующиеся в ответ на действие антигена. Они относятся к сывороточным глобулинам, поэтому называются иммуноглобулинами (Ig). Че­рез них реализуется гуморальный тип иммунного ответа. Антитела обладают 2 свойствами:

• специфичностью, т. е. способностью вступать во взаимодейст­вие с антигеном, аналогичным тому, который индуцировал (вызвал) их образование;
• гетерогенностью по физико-химическому строению, специфич­ности, генетической детерминированности образования (по происхождению).

Все иммуноглобулины являются иммунными, т. е. образуются в результате иммунизации, контакта с антигенами. Тем не менее по происхождению они делятся:

• на нормальные (анамнестические) антитела, которые обнару­живаются в любом организме как результат бытовой иммуни­зации;
• инфекционные антитела, которые накапливаются в организме в период инфекционной болезни;
• постинфекционные антитела, которые обнаруживаются в организме после перенесенного инфекционного заболевания;
• поствакцинальные антитела, которые возникают после искус­ственной иммунизации.

Антитела (иммуноглобулины) всегда специфичны антигену, индуцировавшему их образование. Тем не менее противомик-робные иммуноглобулины по специфичности делятся на те же группы, что и соответствующие микробные антигены:

• группоспецифические;
• видоспецифические;
• вариантспецифические;
• перекрестнореагирующие.

В настоящее время довольно часто методами биотехнологии и/или генной инженерии получают иммуноглобулины, продуци­руемые одним клоном кЛеток. Они называются моноклональными антителами. Их продуценты - клетки-гибридомы, являющиеся потомками, полученными при скрещивании В-лимфоцита (плазматической клетки) с опухолевой клеткой. От плазмати­ческой клетки-гибридома наследуется способность к синтезу антител, а от опухолевой клетки - способность длительно культивироваться вне организма.

Помимо специфичности одним из основных свойств иммуно­глобулинов является их гетерогенность, т. е. неоднородность популяции иммуноглобулинов по генетической детерминиро­ванности их образования и по физико-химическому строению.

Антигенами называют чужеродные для организма вещества коллоидной структуры, которые при попадании в его внутреннюю среду способны вызывать ответную специфическую иммунологическую реакцию, проявляющуюся, в частности, в образовании специфических антител, появлении сенсибилизированных лимфоцитов или в возникновении состояния толерантности к этому веществу.

Таблица 12

Показатели основных гуморальных факторов здоровых людей

Вещества, являющиеся антигенами, должны быть чужеродны для организма, макромолекулярны, находиться в коллоидном состоянии, поступать в организм парентерально, т.е. минуя желудочно-кишечный тракт, в котором обычно происходит расщепление вещества и потеря его чужеродности. Под чужеродностью антигенов следует понимать определенную степень химического различия между антигеном и макромолекулами организма, во внутреннюю среду которого, но попадает.

Простые элементы (железо, медь, сера и др.), простые и сложные неорганические соединения (кислоты, соли и др.), а также простые органические молекулы, такие как моносахара, дисахара, аминокислоты не являются антигенами. Биосинтез этих молекул заканчивается построением химически однотипных молекул независимо от того, в животной, растительной или микробной клетке он осуществляется, т.е. эти вещества специфичностью не обладают, специфичность проявляется на более высоком уровне организации биологических макромолекул. Так, аминокислоты, соединенные в полимерную цепь, приобретают антигенность, если в эту цепь входит более 8 аминокислот. Термином «антигенность» обычно обозначают не только способность чужеродного вещества индуцировать образование антител в организме, но и вступать с ними в специфическую связь.

Антигенные свойства связаны с величиной молекулярной массы макромолекулы – она должна быть не менее 10 тыс. дальтон. Чем выше молекулярная масса вещества, тем выше его антигенность. Вместе с тем неверно считать, что высокая молекулярная масса является обязательным свойством антигена. Так, глюкогон (гормон поджелудочной железы, мм 3800) вазопрессин – ангиотензин (мм 1000) также обладают антигенными свойствами.

Принято различать полноценные антигены, неполноценные антигены (гаптены) и полугаптены. Полноценными антигенами называют такие, которые вызывают образование антител или сенсибилизацию лимфоцитов и способны реагировать с ними как в организме, так и в лабораторных реакциях. Свойствами полноценных антигенов обладают белки, полисахариды, высокомолекулярные нуклеиновые кислоты и комплексные соединения этих веществ.

Неполноценные антигены, или гаптены, сами по себе не способны вызывать образование антител или сенсибилизацию лимфоцитов. Это свойство появляется лишь при добавлении к ним полноценных антигенов («проводников»), а среди образующихся антител или сенсибилизированных лимфоцитов часть специфична к «проводнику», а часть – к гаптену, с которым они и могут реагировать как in vivo, так и in vitro.

Полугаптенами называют сравнительно простые вещества, которые при поступлении во внутреннюю среду организма могут химически соединяться с белками этого организма и придавать им свойства антигенов. К этим веществам могут принадлежать и некоторые лекарственные препараты (йод, бром, антипирин и др.).

Молекула антигена состоит из двух неравных частей. Активная (малая часть) с молекулярной массой около 350-1000 дальтон носит название антигенной детерминанты (эпитоп) и определяет антигенную специфичность. Антигенные детерминанты расположены в тех местах молекулы антигена, которые находятся в наибольшей связи с микроокружением. В белковой молекуле, например, они могут располагаться не только на концах полипептидной цепи, но и в других ее частях. Антигенные детерминанты содержат в своем составе по крайней мере три аминокислоты с жесткой структурой (тирозин, триптофан, фенилаланин). Специфичность антигена связана также с порядком чередования аминокислот полипептидной цепи и комбинацией их положений по отношению друг к другу. Примерно на каждые 5000 дальтон относительной молекулярной массы молекулы антигена приходится одна антигенная детерминанта (эпитоп). Количество антигенных детерминант у молекулы антигена определяет его валентность. Она тем выше, чем больше относительная молекулярная масса молекулы антигена. Так, у дифтерийного токсина 8 валентностей, гемоцианина – 231 и т.д.

Остальная (неактивная) часть молекулы антигена, как полагают, играет роль носителя детерминанты и способствует проникновению антигена во внутреннюю среду организма, его пиноцитозу или фагоцитозу, клеточной реакции на проникновение антигена, образование медиаторов межклеточного взаимодействия в иммунном ответе (Т-лимфоциты имеют рецепторы к носителю, В- к антигенной детерминанте). Антигенные детерминанты некоторых антигенов получены искусственным путем. Их введение в организм животных без носителя, против ожидания, приводит к низкому иммунному ответу. В настоящее время ведутся разработки по созданию синтетических носителей для синтетических антигенных детерминант.

Для проявления антигенности большое значение имеет путь введения антигена в организм и его доза. Для большинства антигенов бактерий и вирусов наиболее результативно внутрикожное и подкожное введение их. Оба пути значительно эффективнее внутримышечного или внутривенного. Энтеральный путь поступления для многих антигенов малоэффективен. Передозировка медленно выводящихся антигенов может вызвать иммунологический паралич. Введение антигена в эмбрион приводит к возникновению толерантности после рождения животного. В зависимости от пути поступления наблюдается преимущественное накопление антигена в том или ином органе: при внутривенном – в селезенке, костном мозге, печени; при подкожном – в регионарных лимфатических узлах. В клетке организма антигены поступают в результате фаго- или пиноцитоза. Сохранение антигена в организме зависит при прочих равных условиях от размеров и химической структуры его молекул. Наиболее длительное пребывание его в организме (несколько сот дней) наблюдается при соединении антигена с веществом, имеющим длительный период полураспада. Выделяется антиген из организма, в основном, с мочой и (меньше) с фекалиями.

Белки и углеводы крови и внутренних органов обычно не антигенны для организма, в котором они синтезируются, и в то же время антигенны для других особей того же вида (изоантигены). Эта закономерность не распространяется на так называемые забарьерные органы, т.е. органы, отделенные от кровотока особым барьером (гематоэнцефалический, гематотестикулярный и др.), белки которых в норме не поступают в кровь и являются антигенами для собственного организма. В число таких органов входят мозг, хрусталик глаза, паращитовидные железы, семенник.

Различные микробы в связи со сложностью их структуры и химического состава содержат различные антигены: белки (полноценные антигены), углеводы, липоидные соединения (гаптены) и их комплексы.

Соответственно анатомическим структурам бактериальной клетки различают Н-антигены (жгутиковые, если бактерия их имеет), К-антигены (поверхностные, антигены клеточной стенки – полисахариды, липополисахариды, белки), О-антигены (соматический, внутриклеточные – белки, нуклеопротеины, ферменты бактерий), антигены экскретируемые бактериями в окружающую их среду (белки-экзотоксины, полисахариды капсул).

Среди многочисленных антигенов микробной клетки различают такие, которые присущи только данному типу микробов (типовые антигены), данному виду (видовые антигены), а также общие для группы (семейства) микроорганизмов (групповые антигены). Такие антигены извлекают из дезинтегрированных микробов, иммунизируют ими животных и получают, соответственно типовые, видовые, групповые антисыворотки. Такие сыворотки применяют с целью идентификации выделенных из организма больного (или окружающей среды) неизвестных бактерий, определяя не только вид, но и серотип внутри вида.

Таким образом, бактериальная клетка (как и микроорганизмы других царств микробов – вирусы, простейшие, грибки) представляют собой сложный комплекс многочисленных антигенов. При ее попадании во внутреннюю среду макроорганизма на многие из этих антигенов будут образовываться свои специфические антитела. Одни антигены индуцируют образование едва заметного количества антител (титр), другие – быстрое и значительное антителообразование. Соответственно этому различают «слабые» и «сильные» антигены.

Не все антигены бактериальной клетки в равной степени участвуют в индукции невосприимчивости (иммунитета) к повторному попаданию в макроорганизм патогенных микробов того же вида. Способность антигена индуцировать иммунитет называют иммуногенностью, а такой антиген – иммуногеном. Установлено также, что определенные антигены некоторых микроорганизмов могут вызывать развитие различных типов гиперчувствительности (аллергии). Такие антигены называют аллергенами.

Антигены бактериальных клеток получают двумя путями: препаративным – выделением клеточных структур после дезинтеграции микробов (физический метод) или извлечением антигенных фракций химическими веществами (химический метод).