Antigeenid, määratlus, põhiomadused. Bakterite antigeenid. Mikroorganismide antigeenid Bakterite, viiruste ja muude mikroorganismide antigeensed struktuurid
Bakteriaalsed antigeenid on valgud või polüsahhariidid, mis on struktuuriliselt seotud bakterirakuga või vabanevad selle poolt väliskeskkonda.
Bakteritel on palju antigeenseid struktuure. Bakteriaalsete antigeenide klassifikatsioon põhineb nende lokaliseerimisel (lipuline, kapsel), bioloogilisel funktsioonil (hemolüsiin, enterotoksiin) või in vitro tuvastamismeetodil (predipitinogeen, komplemendi fikseerimine).
Endoantigeenid
Organoidsed antigeenid
- Flagellaat (on valgulise iseloomuga)
- Ripsmete antigeenid
Kapsel (kõige sagedamini polüsahhariidid)
- K (L-, A-, B-)-Ar (E. coli-s)
- Vi-Ag (salmonellast)
- K-Ag (Klebsiellas)
- M-Ag (bakterites, millel on selgelt väljendunud limaskestad).
- Rakuseina antigeen O-Ag (lipiidide, valkude ja süsivesikute kompleks)
Endotoksiinid
- Ribosomaalne antigeen
Eksoantigeenid
- Eksotoksiinid (enamasti valgud)
- Hemolüsiinid
- Fibrinolüsiinid
- Ensüümid (hüaluronidaas, proteaasid)
Bakteriaalsete antigeenide bioloogiline toime
Pinnapealseid endo-antigeene (lipu-, kapsli- ja rakuseina) iseloomustab suurem antigeensus kui intratsellulaarsetel (tsütoplasmaatilised membraanid, tsütoplasma, ribosoomid).
Bakteriaalsetest antigeenidest saadud biopolümeeride immunogeensus on pärast eraldamist ja puhastamist oluliselt nõrgenenud; samal ajal suureneb nende toksilisus.
Antigeenispetsiifilisuse kandjaks on makromolekuli väga piiratud piirkond – määrav antigeen. Valgustruktuurides sisaldab see 6-12 aminohappejääki, süsivesikute struktuurides - umbes 6 struktuuriüksust süsivesikute jääke, nukleoproteiinides - 4-5 alust.
Bakteriaalsete antigeenide immunogeenset aktiivsust (immunogeensust) seostatakse sageli natiivse raku struktuuriga. Komponentidel, mis ei ole teatud ruumilises asukohas või kvantitatiivses suhtes antigeensed, on adjuvantne toime (“built-in adjuvanticity”, inglise k.).
Mittespetsiifilised (adjuvantsed) antigeensed toimed immuunsüsteemile võivad määrata, kas antigeenne stimulatsioon toob kaasa immunoloogilise tolerantsuse või immuunsuse tekke. Lahustuv, agregeerimata antigeen, mis adjuvandi puudumisel kehas vabalt difundeerub, on rohkem võimeline tekitama tolerantsuse kui immunoloogilise reaktsiooni. Suured või agregeeritud osakesed, mida SMF-rakud (makrofaagid) kergesti neelavad, põhjustavad vastupidiselt immunoloogilisi muutusi. Need eksperimentaalsed faktid näitavad seost tolerogeensuse ja immunogeensuse mõistete vahel.
Patogeeni antigeensus on üks selle peamisi omadusi. Erinevate patogeenide puhul mõjutab see erinevalt nakkushaiguse esinemist, kulgu ja tulemust. Bakterite ja nende ainevahetusproduktide struktuuri uurimine on vajalik tõhusate nõrgalt reaktogeensete vaktsiinide, sealhulgas kombineeritud vaktsiinide loomiseks, samuti vastavate haiguste patogeneesi edasiseks uurimiseks ja nende diagnoosimise parandamiseks. Paljudest bakterirühmadest on inimesele patogeensed vaid vähesed (pneumokokid, streptokokid, stafülokokid, E. coli, salmonella, mükobakterid, leptospira).
Mikroorganismide iseloomustamiseks eristatakse antigeenide geneeriline, liigi-, rühma- ja tüübispetsiifilisus. Kõige täpsem diferentseerimine viiakse läbi monoklonaalsete antikehade (MAb) abil, mis tunnevad ära ainult ühe antigeense determinandi.
Keerulise keemilise struktuuriga bakterirakk sisaldab tervet antigeenide kompleksi. Lipul, kapsel, rakuseinal, tsütoplasmaatilisel membraanil, ribosoomidel ja teistel tsütoplasma komponentidel, toksiinidel ja ensüümidel on antigeensed omadused. Peamised bakteriaalsete antigeenide tüübid on:
Somaatilised või O-antigeenid (gramnegatiivsetes bakterites määratakse spetsiifilisus LPS-i polüsahhariidide desoksüsuhkrute abil);
Flagellar- või H-antigeenid (valk);
Pinna- või kapsli K-antigeenid.
Eraldatakse kaitsvad antigeenid, mis pakuvad kaitset (kaitset) asjakohaste infektsioonide eest, mida kasutatakse vaktsiinide loomiseks.
Iga mikroorganism (bakterid, seened, viirused) on antigeenide kompleks.
Spetsiifilisuse järgi Mikroobsed antigeenid jagunevad:
· ristreageerivad (heteroantigeenid) on inimkudede ja -organite antigeenidele ühised antigeenid. Neid leidub paljudes mikroorganismides ja neid peetakse oluliseks virulentsusteguriks ja autoimmuunprotsesside arengu käivitajaks;
· rühmaspetsiifiline - levinud sama perekonna või perekonna mikroorganismide seas;
· liigispetsiifilised – ühised sama tüüpi mikroorganismide erinevatele tüvedele;
· variandispetsiifiline (tüübispetsiifiline) – leidub mikroorganismiliigi üksikutes tüvedes. Teatud variandispetsiifiliste antigeenide olemasolu alusel jagatakse liigisisesed mikroorganismid antigeense struktuuri alusel variantideks – serovarideks.
Sõltuvalt lokaliseerimisest jagatakse bakteriaalsed antigeenid:
rakuline (seotud rakuga),
ekstratsellulaarne (ei ole seotud rakuga).
Rakuliste antigeenide hulgas on peamised: somaatiline - O-antigeen (glütsido-lipoid-polüpeptiidi kompleks), flagellar - H-antigeen (valk), pinna-kapsli - K-antigeen, Vi-antigeen. Ekstratsellulaarsed antigeenid on bakterite poolt väliskeskkonda sekreteeritavad tooted, sealhulgas eksotoksiinide antigeenid, agressiooni- ja kaitseensüümid jt.
Viiruste antigeenid
Viiruse osakese struktuuris on mitu antigeeni rühma:
tuuma (või O vallikraav)
· kapsiid (või kest)
· superkapsiid.
Mõnede viirusosakeste pinnal on spetsiaalsed V-antigeenid - hemaglutiniin ja ensüüm neuraminidaas.
Viiruse antigeenid erinevad päritolu poolest. Osa neist - viirusspetsiifiline. Teave nende struktuuri kohta on kaardistatud viiruse nukleiinhappes. Teised viiruse antigeenid on peremeesraku komponendid(süsivesikud, lipiidid), püütakse need pungade tekkimisel viiruse väliskesta.
Virioni antigeenne koostis sõltub viirusosakese enda struktuurist. Antigeeni spetsiifilisus lihtsalt organiseeritud viirused on seotud ribo- ja desoksüribonukleoproteiinidega. Need ained lahustuvad vees hästi ja seetõttu nimetatakse neid S-antigeenideks (ladinakeelsest sõnast Solution – lahus). U keeruliselt organiseeritud Viirustes on osa antigeenist seotud nukleokapsiidiga ja teine paikneb väliskestas - superkapsiidis. Paljude viiruste antigeenid on väga varieeruvad. See on tingitud pidevast mutatsiooniprotsessist, mida viirusosakese geneetiline aparaat läbib. Näited hõlmavad gripiviirust ja inimese immuunpuudulikkuse viirust.
14. Histo-sobivuse antigeenid. N ja leitakse peaaegu kõigi makroorganismi rakkude tsütoplasmaatilised membraanid histo-sobivuse antigeenid. Enamik neist kuulub peamise histokompatibilitsuse kompleksi ehk MHC (lühend Major histocompatibility complex) süsteemi.
Keemilise olemuse järgi on histo-sobivuse antigeenid glükoproteiinid, mis on tihedalt seotud rakkude tsütoplasmaatilise membraaniga. Nende üksikutel fragmentidel on struktuurne homoloogia immunoglobuliini molekulidega ja seetõttu kuuluvad nad ühte superperekonda.
MHC molekule on kaks peamist klassi. Tavapäraselt aktsepteeritakse seda MHC klass I kutsub esile valdavalt rakulise immuunvastuse ja MHC klass II kutsub esile humoraalse vastuse.
MNS I klass koosneb kahest mittekovalentselt seotud erineva molekulmassiga polüpeptiidahelast: raskest alfa-ahelast ja kergest beeta-ahelast. Alfaahelal on domeenistruktuuriga (alfa1, alfa2, alfa3 domeenid) rakuväline piirkond, transmembraanne ja tsütoplasmaatiline.
Beeta-ahel on beeta-2 mikroglobuliin, mis kleepub alfa-3 domeeni külge pärast alfa-ahela ekspressiooni raku tsütoplasmaatilisel membraanil.
Sest MNS I klass mida iseloomustab kõrge biosünteesi kiirus – protsess viiakse lõpule 6 tunniga. See kompleks ekspresseerub peaaegu kõigi rakkude pinnal, välja arvatud erütrotsüüdid ja villoossed trofoblastirakud. MHC I klassi tihedus ulatub 7000 molekulini raku kohta ja need katavad umbes 1% selle pinnast.
Inimestel on MHC tähistatud kui HLA(lühend inglise keelest Human Leukocyte Antigen), kuna see on seotud leukotsüütidega.
Praegu on inimestel rohkem kui 200 erinevat HLA I klassi varianti. Neid kodeerivad 6. kromosoomi kolme peamise alamlookusega kaardistatud geenid ning need on päritud ja ekspresseeruvad sõltumatult: HLA-A, HLA-B, HLA-C. Locus A ühendab rohkem kui 60 varianti, B-130 ja C - umbes 40.
I klassi HLA peamine bioloogiline roll seisneb selles, et nad määravad kindlaks bioloogilise individuaalsuse ("bioloogiline pass") ja on immunokompetentsete rakkude "ise" markerid. Raku nakatamine viirusega või mutatsioon muudab HLA klassi I struktuuri. Võõraid või modifitseeritud peptiide sisaldava I klassi MHC molekuli struktuur on antud organismi jaoks ebatüüpiline ja see on signaal T-tapjarakkude aktiveerimiseks (CD8 + - lümfotsüüdid). I klassis erinevad rakud hävitatakse kui võõrrakud.
Struktuurilt ja funktsioonilt MHC klass II On mitmeid põhimõttelisi erinevusi. Esiteks, on neil keerulisem struktuur. Kompleksi moodustavad kaks mittekovalentselt seotud polüpeptiidahelat (alfa-ahel ja beeta-ahel), millel on sarnane domeeni struktuur. Alfa-ahelal on üks globulaarne piirkond ja beeta-ahelal kaks. Mõlemad ahelad koosnevad transmembraansete peptiididena kolmest sektsioonist - rakuväline, transmembraanne ja tsütoplasmaatiline. Teiseks, moodustavad II klassi MHC “Björkmani lõhe” mõlemad ahelad samaaegselt. See mahutab suurema oligopeptiidi (12-25 aminohappejääki) ja viimane on selle pilu sees täielikult "peidetud" ja selles olekus ei tuvasta spetsiifilised antikehad. Kolmandaks MHC II klass sisaldab peptiidi, mis võetakse rakuvälisest keskkonnast endotsütoosi teel, mitte ei sünteesitud raku enda poolt. Neljandaks, MHC II klass ekspresseerub piiratud arvu rakkude pinnal: dendriitrakud, B-lümfotsüüdid, T-abistajarakud, aktiveeritud makrofaagid, nuumrakud, epiteeli- ja endoteelirakud. MHC II klassi tuvastamist ebatüüpilistel rakkudel peetakse praegu immunopatoloogiaks. MHC II klassi biosüntees toimub endoplasmaatilises retikulumis, saadud dimeerne kompleks integreeritakse seejärel tsütoplasmamembraani. Enne peptiidi lisamist sellesse stabiliseerib kompleks chaperone (kalneksiin). MHC II klass ekspresseerub rakumembraanil tunni jooksul pärast antigeeni endotsütoosi. Inimestel nimetatakse histo-sobivuse antigeeni HLA II klassiks. Olemasolevatel andmetel iseloomustab inimkeha ülikõrge HLA II klassi polümorfism, mis on suuresti määratud beetaahela struktuuriliste iseärasustega. Kompleks sisaldab kolme peamise lookuse tooteid: HLA DR, DQ, DP. Samal ajal ühendab DR lookus umbes 300 alleelivormi, DQ – umbes 400 ja DP – umbes 500. MHC II klassi bioloogiline roll on äärmiselt suur. Tegelikult on see kompleks seotud omandatud immuunvastuse esilekutsumisega. Antigeeni molekuli fragmendid ekspresseeritakse spetsiaalse rakurühma tsütoplasmaatilisel membraanil, mida nimetatakse antigeeni esitlevad rakud (APC)). See on veelgi kitsam ring rakkude seas, mis on võimelised sünteesima II klassi MHC-d. Dendriitrakku peetakse kõige aktiivsemaks APC-ks, millele järgnevad B-lümfotsüüdid ja makrofaagid. MHC II klassi struktuuri koos selles sisalduva peptiidiga kompleksis CD antigeenide kaasfaktori molekulidega tajuvad ja analüüsivad T-abistajarakud (CD4+ lümfotsüüdid). Kui tehakse otsus MHC II klassi kuuluva peptiidi võõrpärasuse kohta, alustab T-helper vastavate immunotsütokiinide sünteesi ning aktiveerub spetsiifilise immuunvastuse mehhanism. Selle tulemusena aktiveerub antigeenispetsiifiliste lümfotsüütide kloonide proliferatsioon ja lõplik diferentseerumine ning immuunmälu teke. Lisaks ülalkirjeldatud histo-sobivuse antigeenidele on tuvastatud III klassi MHC molekulid. Neid kodeerivaid geene sisaldav lookus kiilutakse I ja II klassi vahele ning eraldab need. MHC III klass sisaldab mõningaid komponente (C2, C4), kuumašoki valke, kasvaja nekroosi tegureid jne.
Bakteriaalsed antigeenid. Bakteriraku sein (välismembraan) on palju tihedam kui loomarakkude membraan. Gramnegatiivsete bakterite puhul sisaldab see LPS-i; teatud tüüpi bakterid moodustavad ka pinnapealse polüsahhariidkapsli, teised aga on võimelised polüsahhariide (näiteks dekstraanid) eritama. Kõik see toimib mikroorganismi polüsahhariidsete antigeenide allikana. Kui bakterid või algloomad on liikuvad, võib antigeen olla lipu valk ja muudel juhtudel (gonokokid) - pili valk, mis ulatuvad ka raku pinnale. Lisaks pinnaantigeenidele (tavaliselt kaitsvatele) sisaldavad bakterid ka sügaval asuvaid (näiteks nukleoproteiine, raku organellide valke, mõningaid ensüüme). Need põhjustavad ka antikehade moodustumist, kuid tavaliselt ei peeta neid kaitsvateks, kuigi on võimalikud erandid, kui konkreetne valk on patogeensuse tegur. Arvestades ühelt poolt kapsli polüsahhariidide ja LPS-i ning teiselt poolt valguantigeenide omaduste olulisi erinevusi, on mugav käsitleda esimest antigeenide rühma eraldi.
Klassikalised antigeensed valgud on toksoidid (difteeria, teetanus jne).
Viirused– äärmiselt heterogeenne nakkushaiguste patogeenide rühm. Erinevate viiruste nakkuslikud osakesed (virionid) on erineva keerukusastmega, erineva suurusega ja erinevad molekulaarsed replikatsioonimehhanismid (eriti sisaldavad mõned neist DNA-d, teised RNA-d). Viirusnakkuste omadused loovad patogeenide ja immuunsüsteemi suhetes suure mitmekesisuse.
Kõik viirusantigeenid on oma olemuselt valgulised; nende hulgas on glükoproteiinid (tavaliselt pinnapealsed), fosfoproteiinid ja nukleoproteiinid. Enamasti on virionis olevad pinnaglükoproteiinid kaitsvad, kuigi immuunvastuse käigus tekkivad antikehad on suunatud paljude valkude vastu, sealhulgas nende valkude vastu, mis asuvad virionis "sügaval" nukleokapsiidis.
Viiruse paljunemise põhiomadus, mis eristab seda teistest patogeenidest, seisneb selles, et kõik valgud, mille süntees indutseeritakse nakatunud rakus, ei kuulu seejärel virioni. Mõned neist on abistavad, tagades paljunemisprotsessi. Kuid nad võivad siseneda ka rakuvälisesse keskkonda ja toimida immuniseeriva materjalina.
Enamikul viirustest on superokapsiid - pinnaümbris, valgu ja glükoproteiini Ags (näiteks gripiviiruse hemaglutiniin ja neuraminidaas), kapsiid - ümbris ja nukleoproteiin (tuum) Ags.
Kõik viiruse antigeenid on T-sõltuvad.
Kaitsevad antigeenid. See on antigeensete determinantide (epitoopide) kogum, mis põhjustab kõige võimsama immuunvastuse, mis kaitseb keha selle patogeeniga uuesti nakatumise eest. Viirusinfektsioonide diagnoosimisel kasutatakse laialdaselt viirusantigeenide määramist veres ja teistes bioloogilistes vedelikes. Sünteetiliste vaktsiinide loomiseks kasutatakse viiruste kõige immunogeensemaid, kaitsvamaid peptiide. Nende struktuur on muutuv isegi sama tüüpi viiruse piires.
Nakkuslike antigeenide kehasse sisenemise viisid on erinevad:
läbi kahjustatud ja mõnikord terve naha;
läbi nina, suu, seedetrakti ja urogenitaaltrakti limaskestade.
Antigeenid levivad veres, lümfis ja ka limaskestade pinnal.
Mikroorganismide antigeenne struktuur on väga mitmekesine. Mõnede mikroobide, näiteks Salmonella, Shigella, Escherichia, antigeene on hästi uuritud. Teiste mikroorganismide antigeenide kohta pole veel piisavalt andmeid. Mikroorganismid jagunevad üldisteks ehk rühma- ja spetsiifilisteks ehk tüüpilisteks antigeenideks.
Rühma antigeenid on ühised kahte või enamat tüüpi mikroobidele, mis kuuluvad samasse perekonda ja kuuluvad mõnikord erinevatesse perekondadesse. Seega on Salmonella perekonna teatud tüüpidel ühised antigeenid; kõhutüüfuse patogeenidel on ühised rühma antigeenid paratüüfuse A ja paratüüfuse B patogeenidega (0-1,12).
Spetsiifilised antigeenid esinevad ainult teatud tüüpi mikroobides või isegi ainult teatud tüübis (variandis) või alamtüübis liigi sees. Spetsiifiliste antigeenide määramine võimaldab eristada mikroobe perekonna, liigi, alamliigi ja isegi tüübi (alatüübi) piires. Seega eristatakse Salmonella perekonnas rohkem kui 2000 Salmonella tüüpi antigeenide kombinatsiooni ja alamliigil Shigella Flexner on 5 serotüüpi (serovarianti).
Antigeenide lokaliseerimise põhjal mikroobirakus eristatakse somaatilisi antigeene, mis on seotud mikroobiraku kehaga, kapsli antigeene - pinna- või ümbrisantigeene ja lipulaarantigeene, mis paiknevad lipulites.
Somaatilised, O-antigeenid (saksa keelest ohne Hauch - ilma hingamiseta), on seotud mikroobiraku kehaga. Gramnegatiivsetes bakterites on O-antigeen kompleksne lipidopolüsahhariid-valgu kompleks. See on väga mürgine ja on nende bakterite endotoksiin. Kokknakkuste, koolera vibrio, brutselloosi, tuberkuloosi ja mõnede anaeroobide tekitajates eraldatakse mikroobirakkude kehast polüsahhariidantigeene, mis määravad bakterite tüübispetsiifilisuse. Antigeenidena võivad nad olla aktiivsed puhtal kujul ja koos lipiididega.
Flagellar, H-antigeenid (saksa keelest Hauch - hingeõhk), on oma olemuselt valk ja neid leidub liikuvate mikroobide lipudes. Lipu antigeenid hävivad kiiresti kuumuse ja fenooli toimel. Need säilivad hästi formaldehüüdi juuresolekul. Seda omadust kasutatakse aglutinatsioonireaktsiooni jaoks tapetud diagnostiliste kummide tootmisel, kui on vaja säilitada flagellasid.
Kapsel, K - antigeenid, asuvad mikroobiraku pinnal ja neid nimetatakse ka pinnaks või ümbriseks. Kõige täpsemalt on neid uuritud soolestiku perekonna mikroobides, milles eristatakse Vi-, M-, B-, L- ja A-antigeene.
Neist Vi antigeen on oluline. Esmakordselt avastati see tüüfuse bakterite väga virulentsetes tüvedes ja seda nimetati virulentsusantigeeniks. Kui inimest immuniseeritakse O- ja Vi-antigeenide kompleksiga, täheldatakse kõrget kaitset kõhutüüfuse vastu. Vi-antigeen hävib 60 °C juures ja on vähem toksiline kui O-antigeen. Seda leidub ka teistes soolemikroobides, näiteks E. coli's.
Kaitsev (ladina keelest protectio – kaitse, kaitse) ehk kaitsev antigeen moodustub siberi katku mikroobide poolt loomade organismis ja seda leidub siberi katku ajal erinevates eksudaatides. Kaitsev antigeen on osa siberi katku mikroobi eritatavast eksotoksiinist ja on võimeline indutseerima immuunsuse teket. Vastuseks selle antigeeni sissetoomisele moodustuvad komplementi fikseerivad antikehad. Kaitsva antigeeni saab siberi katku mikroobi kasvatamisel keerulisel sünteetilisel söötmel. Kaitsevast antigeenist valmistati väga tõhus keemiline vaktsiin siberi katku vastu. Kaitsvaid antigeene on leitud ka katku, brutselloosi, tulareemiat ja läkaköha põhjustavates patogeenides.
Laadimine...
