Инородный материал , действующий как полный антиген и способный стимулировать образование антител, а также участвовать в иммунных ответах, в основном состоит из белка или полисахарида и обычно чем больше его молекулярная масса, тем сильнее иммуногенные свойства. Кроме того, самые разнообразные вещества низкой молекулярной массы (обычно ниже 1000) могут действовать как гаптены и вызывать образование антител после соединения с носителем, обычно белком.

Гаптены сами по себе не способны стимулировать образование антител, но реагируют с уже возникшими антителами. Многие исследования были посвящены изучению физической и химической структуры молекулы, имеющей антигенные свойства. Для того чтобы большая молекула приобрела эти свойства, достаточно небольших изменений малых отделов ее, например, изменения местной последовательности аминокислот. Однако эти изменения должны проявиться так, чтобы они распознавались иммунологически компетентными клетками.

При заболеваниях легких к особенно важным антигенам относятся бактерии и вирусы, растительный материал, включая пыльцу, зерна и плесепь, белки млекопитающих (например, сывороточные компоненты и опухолевые антигены), нуклеиновые кислоты и низкомолекулярные химические вещества, действующие как гаптены.

Бактериальные антигены

Многие старые работы, посвященные проблеме иммуногенности , были осуществлены на бактериях. Например, стенки бактериальной клетки содержат полисахариды, которые бывают различными у разных штаммов, и идентификация их послужила иммунологической основой для типирования штаммов гладких вирулентных форм пневмококков, Haemophilus influenzae и Pseudomonas aeruginosa.

Наряду с этим разные бактерии могут содержать в своей капсуле одни и те же полисахаридные антигены, поэтому к ним образуются перекрестно-реагирующие антитела. Примером могут быть пневмококковый полисахарид XIV и группа крови А или Escherichia coli и группа крови В. Бактерии (например, пневмококки), грибы (например, Aspergillus fumigatus) и даже некоторые гельминты (например, шистосомы) могут иметь общие полисахариды.

Эти общие полисахаридные группы на поверхности клеток в значительной мере ответственны за перекрестную реактивность и за ряд ложпоположительных результатов в системах преципитации и при других серологических тестах.

Многие грамотрицательпые бактерии , включая Н. influenzae, содержат в клеточной стенке, состоящей из липидов, полисахаридов и белка или полипептидов, полисахаридные антигены. Иммунологический эффект этих антигенов, которые часто называют эндотоксинами и которые пока мало изучены, определяет характерные клинические проявления при грамотрицатель-ной септицемии. К пим относятся лейкопения, лихорадка, зависимое от дозы снижение или повышение способности фагоцитировать посторонние микроорганизмы (например, подавление пли активация макрофагов), образование антител против сопутствующих посторонних микроорганизмов и активация комплемента.

Экзотоксины представляют собой секретированиые продукты бактерий (например, дифтерийные палочки и Clostridia) или грибов. Обычно они состоят из белка и содержатся в клеточных фильтрах культур тех возбудителей, которые их образуют. Они подобны соматическим белкам, получаемым при гомогенизации бактериальных культур и удалении компонентов клеточной стенки. Соматические белковые антигены бактерий и грибов, например соматический белок С. albicans, часто обладают высокой специфичностью. Специфические реакции белковых антигенов с антителами надо отличать от преципитации, обычно вызываемой агентами «полисахаридного» типа, некоторыми белками острой фазы, без антител, по в присутствии ионов кальция. Эти материалы, подобные С-веществу и соединяющиеся с С-реактивным белком, широко распространены в природе и определяют ложноположительные результаты.

Антиген – это биополимер органической природы, генетически чужеродный для макроорганизма, который при попадании в последний распознаётся его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение.

Антигены обладают рядом характерных свойств: антигенностью, специфичностью и иммуногенностью.

Антигенность . Под антигенностью понимают потенциаль­ную способность молекулы антигена акти­вировать компоненты иммунной системы и специфически взаимодействовать с фактора­ми иммунитета (антитела, клон эффекторных лимфоцитов). Иными словами, антиген дол­жен выступать специфическим раздражителем по отношению к иммунокомпетентным клет­кам. При этом взаимодействие компоненты иммунной системы происходит не со всей молекулой одновременно, а только с ее не­большим участком, который получил название «антигенная детерминанта», или «эпитоп».

Чужеродность является обязательным усло­вием для реализации антигенности. По этому критерию система приобретенного иммунитета дифференцирует потенциально опасные объ­екты биологического мира, синтезированные с чужеродной генетической матрицы. Понятие «чужеродность» относительное, так как имму-нокомпетентные клетки не способны напря­мую анализировать чужеродный генетический код. Они воспринимают лишь опосредованную информацию, которая, как в зеркале, отражена в молекулярной структуре вещества.

Иммуногенность - потенциальная способ­ность антигена вызывать по отношению к себе в макроорганизме специфическую за­щитную реакцию. Степень иммуногенности зависит от ряда факторов, которые можно объединить в три группы: 1. Молекулярные особенности антигена; 2. Клиренс антигена в организме; 3. Реактивность макроорганизма.

К первой группе факторов отнесены природа, химический состав, молекулярный вес, струк­тура и некоторые другие характеристики.

Иммуногенность в значительной степени за­висит от природы антигена. Важна также оптическая изомерия аминокислот, составляющих молекулу белка. Большое значение имеет размер и молекулярная масса антигена. На степень иммуногенности также оказыва­ет влияние пространственная структура анти­гена. Оказалась также существенной стерическая стабильность молекулы антигена. Еще одним важным условием иммуно­генности является растворимость антигена.

Вторая группа факторов связана с динамикой поступления антигена в организм и его выведе­ния. Так, хорошо известна зависимость иммуногенности антигена от способа его введения. На иммунный ответ влияет количество пос­тупающего антигена: чем его больше, тем более выражен иммунный ответ.

Третья группа объединяет факторы , опреде­ляющие зависимость иммуногенности от со­стояния макроорганизма. В этой связи на пер­вый план выступают наследственные факторы.

Специфичностью называют способность ан­тигена индуцировать иммунный ответ к строго определенному эпитопу. Это свойство обуслов­лено особенностями формирования иммунно­го ответа - необходима комплементарность рецепторного аппарата иммунокомпетентных клеток к конкретной антигенной детерминанте. Поэтому специфичность антигена во многом определяется свойствами составляющих его эпитопов. Однако при этом следует учитывать условность границ эпитопов, их структурное разнообразие и гетерогенность клонов антигенреактивных лимфоцитовой специфичности. В результате этого организм на антигенное раз­дражение всегда отвечает поликлональными им­мунным ответом.

Антиге­ны бактериальной клетки. В структуре бактериальной клетки разли­чают жгутиковые, соматические, капсульные и некоторые другие антигены. Жгутиковые, или Н-антигены, локализуют­ся в локомоторном аппарате бактерий - их жгутиках. Они представляют собой эпитопы сократительного белка флагеллина. При на­гревании флагеллин денатурирует, и Н-антиген теряет свою специфичность. Фенол не действует на этот антиген.

Соматический, или О-антиген, связан с клеточной стенкой бактерий. Его основу со­ставляют ЛПС. О-антиген проявляет термос­табильные свойства - он не разрушается при длительном кипячении. Однако соматичес­кий антиген подвержен действию альдегидов (например, формалина) и спиртов, которые нарушают его структуру.

Капсулъные, или К-антигены, располагаются на поверхности клеточной стенки. Встречаются у бактерий, образующих капсулу. Как правило, К-антигены состоят из кислых полисахаридов (уроновые кислоты). В то же время у бациллы сибирской язвы этот антиген построен из по­липептидных цепей. По чувствительности к нагреванию различают три типа К-антигена: А, В, и L. Наибольшая термостабильность ха­рактерна для типа А, он не денатурирует даже при длительном кипячении. Тип В выдержи­вает непродолжительное нагревание (около 1 часа) до 60 "С. Тип L быстро разрушается при этой температуре. Поэтому частичное удале­ние К-антигена возможно путем длительного кипячения бактериальной культуры.

На поверхности возбудителя брюшного ти­фа и других энтеробактерий, которые облада­ют высокой вирулентностью, можно обнару­жить особый вариант капсульного антигена. Он получил название антигена вирулентнос­ти, или Vi-антигена. Обнаружение этого ан­тигена или специфичных к нему антител име­ет большое диагностическое значение.

Антигенными свойствами обладают также бактериальные белковые токсины, ферменты и некоторые другие белки, которые секретируются бактериями в окружающую среду (на­пример, туберкулин). При взаимодействии со специфическими антителами токсины, фер­менты и другие биологически активные моле­кулы бактериального происхождения теряют свою активность. Столбнячный, дифтерий­ный и ботулинический токсины относятся к числу сильных полноценных антигенов, поэ­тому их используют для получения анатокси­нов для вакцинации людей.

В антигенном составе некоторых бактерий выделяется группа антигенов с сильно выра­женной иммуногенностью, чья биологическая активность играет ключевую роль в формиро­вании патогенности возбудителя. Связывание таких антигенов специфическими антителами практически полностью инактивирует виру­лентные свойства микроорганизма и обеспечи­вает иммунитет к нему. Описываемые антиге­ны получили название протективных . Впервые протективный антиген был обнаружен в гнойном отделяемом карбункула, вызванного ба­циллой сибирской язвы. Это вещество являет­ся субъединицей белкового токсина, которая ответственна за активацию других, собственно вирулентных субъединиц - так называемого отечного и летального факторов.

Животный мир живет в окружении массы микробов, однако только их небольшая часть вызывает заболевания. Такие микробы именуют патогенами . Степень болезнетворности патогенов, т.е. их способности вызывать заболевание, называется вирулентностью . Высоковирулентные микробы обладают большей способностью индуцировать болезнь по сравнению с маловирулентными микроорганизмами. Среди патогенных микробов выделяют первичные патогены, т.е. микробы, которые, попадая в здоровый организм даже в низких количествах, вызывают заболевание вне условий подавления его иммунной защиты. К первичным патогенам относят вирус собачьей чумы (Distemper virus), вирус иммунодефицита человека (HIV - Human immunodeficiency virus), вызывающий заболевание, которое называется синдромом первичного иммунодефицита - СПИДом, бруцеллы (Brucella abortus), индуцирующие контагиозный аборт и др. Другие микробы, населяя ткани здорового организма, не вызывают его заболевания. Болезнь развивается только при иммунодефиците, т.е. в условиях нарушения функций системы иммунитета. Такие микробы называют оппортунистическими, а болезни ими вызываемые - оппортунистическими инфекциями. К ним относят, например, заболевания, вызываемые бактериями Pasteurella hemolytica; пневмонию, вызываемую простейшими (одноклеточные грибы?) Pneumocystis carnii; токсоплазмоз, индуцируемый токсоплазмами Toxoplasma gondii; желудочно-кишечные инфекции, вызываемые Isospora, Giardia, Entamoeba, в т.ч. криптоспороз, вызываемый Cryptosporidium; грибковые оппортунистические инфекции , в частности кандидоз полости рта и/или пищевода, вызываемый грибками Candida albicans, криптококкоз, вызываемый грибками Cryptococcus neoformans, гистоплазмоз, вызываемый грибками Histoplasma capsulatum, и др.
В силу множественности микробных форм, окружающих организм и проникающих в его ткани, защита особи системой иммунитета от болезнетворного влияния патогенов предполагает прежде всего распознавание особенностей антигенной структуры этих микроформ и затем формирование эффекторных механизмов, направленных на их разрушение и выведение образованных фрагментов из организма.

Для характеристики микроорганизмов выделяют родовую, видовую, групповую и типовую специфичность антигенов. Наиболее точная дифференциация осуществляется с использованием моноклональных антител (МКА), распознающих только одну антигенную детерминанту.

Обладая сложным химическим строением, бактериальная клетка представляет целый комплекс антигенов. Антигенными свойствами обладают жгутики, капсула, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, рибосомы и другие компоненты цитоплазмы, токсины, ферменты. Основными видами бактериальных антигенов являются:

Соматические или О- антигены (у грамотрицательных бактерий специфичность определяется дезоксисахарами полисахаридов ЛПС);

Жгутиковые или Н- антигены (белковые);

Поверхностные или капсульные К- антигены.

Выделяют протективные антигены, обеспечивающие защиту (протекцию) против соответствующих инфекций, что используется для создания вакцин.

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).

Среди целлюлярных антигенов основными являются: соматический - О-антиген (глюцидо-липоидо-полипепдидный комплекс), жгутиковый - Н-антиген (белок), поверхностные - капсульные - К-антиген, Vi-антиген. Экстрацеллюлярные антигены - это продукты, секретируемые бактериями во внешнюю среду, в том числе антигены экзотоксинов, ферментов агрессии и защиты, и другие.

Антигены вирусов

В структуре вирусной частицы различают несколько групп антигенов:

· ядерные (или ко ровые)

· капсидные (или оболочечные)

· суперкапсидные.

На поверхности некоторых вирусных частиц встречаются особые V-антигены- гемагглютинин и фермент нейраминидаза.

Антигены вирусов различаются по происхождению. Часть из них – вирусоспецифические . Информация об их строении картирована в нуклеиновой кислоте вируса. Другие антигены вирусов являются компонентами клетки хозяина (углеводы, липиды), они захватываются во внешнюю оболочку вируса при его рождении путем почкования.

Антигенный состав вириона зависит от строения самой вирусной частицы. Антигенная специфичность простоорганизованных вирусов связана с рибо- и дезоксирибонуклеопротеинами. Эти вещества хорошо растворяются в воде и поэтому обозначаются как S-антигены (от лат. Solution- раствор). У сложноорганизованных вирусов часть антигена связана с нуклеокапсидом, а другая – локализуется во внешней оболочке – суперкапсиде. Антигены многих вирусов отличаются высокой степенью изменчивости. Это связано с постоянным мутационным процессом, который претерпевает генетический аппарат вирусной частицы. Примером могут служить вирус гриппа, вирысы иммунодефицитов человека.

14. Антигены гистосовместимости. Н а цитоплазматических мембранах практически всех клеток макроорганизма обнаруживаются антигены гистосовместимости. Большая часть из них относится к системе главного комплекса гистосовместимости, или МНС (аббр. от англ. Major histocompatibility complex).

По химической природе антигены гистосовместимости представляют собой гликопротеиды, прочно связанные с цитоплазматической мембраной клеток. Их отдельные фрагменты имеют структурную гомологию с молекулами иммуноглобулинов и поэтому относятся к единому суперсемейству.

Различают два основных класса молекул МНС. Условно принято, что МНС I класса индуцирует преимущественно клеточный иммунный ответ, а МНС II класса – гуморальный.

МНС I класса состоит из двух нековалентно связанных полипептидных цепей с разной молекулярной массой: тяжелой альфа-цепи и легкой бета-цепи. Альфа-цепь имеет внеклеточный участок с доменным строением (альфа1,альфа2,альфа3-домены), трансмембранный и цитоплазматический.

Бета-цепь представляет собой бета-2-микроглобулин, который «налипает» на альфа3-домен после экспрессии альфа-цепи на цитоплазматической мембране клетки.

Для МНС I класса характерна высокая скорость биосинтеза – процесс завершается за 6 часов. Этот комплекс экспрессируется на поверхности практически всех клеток, кроме эритроцитов и клеток ворсинчатого трофобласта. Плотность МНС I класса достигает 7000 молекул на клетку, и они покрывают около 1% ее поверхности.

У человека МНС обозначили как HLA (аббр. от англ. Human Leukocyte Antigen), так как он ассоциирован с лейкоцитами.

В настоящее время у человека различают более 200 различных вариантов HLA I класса. Они кодируются генами, картированными в трех основных сублокусах 6-й хромосомы и наследуются и проявляются независимо: HLA-A, HLA-B, HLA-C. Локус А объединяет более 60 вариантов, В-130, а С- около 40.

Основная биологическая роль HLA I класса состоит в том, что они определяют биологическую индивидуальность («биологический паспорт») и являются маркерами «своего» для иммунокомпетентных клеток. Заражение клетки вирусом или мутация изменяют структуру HLA I класса.Содержащая чужеродные или модифицированные пептиды молекула МНС I класса имеет нетипичную для данного организма структуру и является сигналом для активации Т-киллеров (CD8 + - лимфоциты). Клетки, отличающиеся по I классу, уничтожаются как чужеродные.

В структуре и функции МНС II класса есть ряд принципиальных отличий. Во-первых , они имеют более сложное строение. Комплекс образован двумя нековалентно связанными полипептидными цепочками (альфа-цепь и бета-цепь), имеющими сходное доменное строение. Альфа-цепь имеет один глобулярный участок, а бета-цепь – два. Обе цепи как трансмембранные пептиды состоят из трех участков – внеклеточного, трансмембранного и цитоплазматического. Во-вторых , «щель Бьоркмана» в МНС II класса образована одновременно обеими цепочками. Она вмещает больший по размеру олигопептид (12-25 аминокислотных остатков), причем последний полностью «скрывается» внутри этой щели и в таком состоянии не обнаруживается специфическими антителами.В-третьих , МНС II класса включает в себя пептид, захваченный из внеклеточной среды путем эндоцитоза, а не синтезированный самой клеткой. В-четвертых , МНС II класса экспрессируется на поверхности ограниченного числа клеток: дендритных, В-лимфоцитах, Т-хелперах, активированных макрофагах, тучных, эпителиальных и эндотелиальных клетках. Обнаружение МНС II класса на нетипичных клетках расценивается в настоящее время как иммунопатология. Биосинтез МНС II класса протекает в эндоплазматическом ретикулуме, образующийся димерный комплекс затем встраивается в цитоплазматическую мембрану. До включения в него пептида комплекс стабилизируется шапероном (калнексином). МНС II класса экспрессируется на мембране клетки в течение часа после эндоцитоза антигена. У человека антиген гистосовместимости получил название HLA II класса. По имеющимся данным, человеческому организму свойственен чрезвычайно высокий полиморфизм HLA II класса, который в большей степени определяется особенностями строения бета-цепи. В состав комплекса входят продукты трех основных локусов: HLA DR, DQ, DP. При этом локус DR объединяет около 300 аллельных форм, DQ – около 400, а DP – около 500. Биологическая роль МНС II класса чрезвычайно велика. Фактически этот комплекс участвует в индукции приобретенного иммунного ответа. Фрагменты молекулы антигена экспрессируются на цитоплазматической мембране особой группы клеток, которая получила название антигенпрезентирующих клеток (АПК ). Это еще более узкий круг среди клеток, способных синтезировать МНС II класса. Наиболее активной АПК считается дендритная клетка, затем – В-лимфоцит и макрофаг. Структура МНС II класса с включенным в него пептидом в комплексе с ко-факторными молекулами CD-антигенов воспринимается и анализируется Т-хелперами (CD4+-лимфоциты). В случае принятия решения о чужеродности включенного в МНС II класса пептида Т-хелпер начинает синтез соответствующих иммуноцитокинов, и включается механизм специфического иммунного реагирования. В итоге активируется пролиферация и окончательная дифференцировка антигенспецифичных клонов лимфоцитов и формирование иммунной памяти. Помимо описанных выше антигенов гистосовместимости, идентифицирован III класс молекул МНС. Локус, содержащий кодирующие их гены, вклинивается между I и II классом и разделяет их. К МНС III класса относятся некоторые компоненты (С2, С4), белки теплового шока, факторы некроза опухоли и др.

Бактериальная клетка имеет большое количество антигенов, которые можно классифицировать по их специфичности и по их природе.
А. По специфичности бактериальные антигены классифицируются на три группы.
1. К групповым антигенам относятся антигены, общие для нескольких видов бактерий.
2. Видовые антигены общие для всех особей данного вида.
3. Антигены, по которым различаются различные серовары (серотипы) одного вида, называются типовыми.
Б. По своей природе антигены бактериальной клетки можно классифицировать на две большие группы.
1. К первой группе относятся антигены, входящие в состав различных органелл бактериальной клетки. Так как в чистом виде такие антигены можно получить лишь в результате лизиса клетки, их можно определить как продукты распада бактериальной клетки.
а. Основной антиген клеточной стенки бактерий носит название О-антигена.
1. У грамположительных бактерий его специфичность определяют тейхоевые кислоты.
2. У грамотрицательных бактерий его специфичность определяет липополисахарид наружной мембраны (точнее, боковые полисахаридные цепочки его молекулы).
б. Ряд антигенов входят в состав капсулы, в том числе микрокапсулы. В ряде случаев к этой группе могут относится поверхностные антигены клеточной стенки.
1. Основной капсульный антиген носит название К-антигена.
2. У некоторых бактерий имеются особые капсульные антигены, так называемые Vi-антигены, наличие которых может коррелировать с уровнем вирулентности.
в. Антиген жгутиков (а именно – белок флагеллин) называется Н-антигеном.
г. В состав бактериальной клетки входят и другие антигены (рибосомальные и т.п.)
2. Ко второй группе относятся антигены, продуцируемые бактериальной клеткой в процессе метаболизма (т.е. продукты ее жизнедеятельности).
а. К этой группе бактериальных антигенов относятся белковые токсины.
б. Ферменты, продуцируемые бактериальной клеткой (прежде всего – экзоферменты) также являются бактериальными антигенами.
в. Особую группу антигенов бактериальной клетки составляют протективные антигены. Это нетоксичные для макроорганизма белки, продуцируемые некоторыми бактериями на специальных питательных средах, являющиеся сильными иммуногенами. Термин «протективный антиген» используется также для обозначения такого микробного антигена, иммунный ответ против которого предотвращает заболевание, вызываемое данным микроорганизмом. Наиболее эффективные вакцины готовятся на основе именно протективных антигенов.

35.8. Антигенные свойства грибов
Антигенный состав грибов отличается крайней гетерогенностью. Так, например, у основного возбудителя кандидоза – Candida albicans – насчитывается 78 различных антигенов.
А. Часть антигенов грибов входит в состав их клеточной стенки.
Б. Часть – содержится в цитоплазме микотической клетки.

Похожие статьи