13. Антигены: классификация по происхождению, характеру иммунного ответа, по
способности вызывать образование антител.
По происхождению различают экзогенные (возникшие вне организма) и
эндогенные (возникшие внутри организма) антигены.
Среди эндогенных особого внимания заслуживают ауто- и неоантигены.
Аутогенные антигены (аутоантигены) - это структурно неизмененные антигены собственного организма, синтезируемые в организме в физиологических условиях. В норме аутоантигены неиммуногенны вследствие сформировавшейся иммунологической
толерантности (невосприимчивости) либо их недоступности для контакта с факторами иммунитета - это так называемые забарьерные антигены.
Неоантигены, в отличие от аутоантигенов, возникают в организме в результате генетических мутаций или модификаций и всегда чужеродны.
По характеру иммунного ответа выделяют тимусзависимые антигены (иммунный ответ зависит от активного участия Т-лимфоцитов) и тимуснезависимые антигены
(запускают иммунный ответ синтез антител В-клетки без участия Т-лимфоцитов)
По способности вызывать образование антител: (степени иммуногенности) полноценные и неполноценные.
Полноценные антигены обладают выраженной антигенностью и иммуногенностью
- иммунная система чувствительного организма реагирует на их введение выработкой факторов иммунитета. Такие вещества, как правило, имеют достаточно большую молекулярную массу (более 10 кД), большой размер молекулы (частицы) в виде глобулы и хорошо взаимодействуют с факторами иммунитета.
Неполноценные антигены, или
гаптены (термин предложен К. Ландштейнером), обладают антигенностью - способны специфически взаимодействовать с уже готовыми факторами иммунитета (антителами, лимфоцитами), но не способны при введении в нормальных условиях индуцировать в организме иммунный ответ. Чаще всего гаптенами являются низкомолекулярные соединения (молекулярная масса менее 10 кД).
14. Антигены микроорганизмов. Значение их в патогенезе инфекционных заболеваний, диагностике и профилактике. Инфекционные антигены – это антигены бактерий, вирусов, грибов, простейших.
Существуют следующие разновидности бактериальных антигенов:
1
) группоспецифические (встречаются у разных видов одного рода или семейства);
2)
видоспецифические (встречаются у различных представителей одного вида);
3
) типоспецифические (определяют серологические варианты – серовары, антигеновары – внутри одного вида).
В зависимости от локализации в бактериальной клетке различают:
1
) О – АГ – полисахарид; входит в состав клеточной стенки бактерий. Определяет антигенную специфичность липополисахарида клеточной стенки; по нему различают сероварианты бактерий одного вида. О – АГ слабо иммуногенен. Он термостабилен
(выдерживает кипячение в течение 1–2 ч), химически устойчив (выдерживает обработку формалином и этанолом);
2)
липид А – гетеродимер; содержит глюкозамин и жирные кислоты. Он обладает сильной адьювантной, неспецифической иммуностимулирующей активностью и токсичностью;
3)
Н – АГ;
входит в состав бактериальных жгутиков, основа его – белок флагеллин.
Термолабилен;
4)
К – АГ – гетерогенная группа поверхностных, капсульных антигенов бактерий. Они находятся в капсуле и связаны с поверхностным слоем липополисахарида клеточной стенки;
5) токсины, нуклеопротеины, рибосомы и ферменты бактерий.
Антигены вирусов:
1)
суперкапсидные антигены – поверхностные оболочечные;
2)
белковые и гликопротеидные антигены;
3)
капсидные – оболочечные;
4)
нуклеопротеидные (сердцевинные) антигены.
Все вирусные антигены Т-зависимые.
Протективные антигены – это совокупность антигенных детерминант (эпитопов), которые вызывают наиболее сильный иммунный ответ, что предохраняет организм от повторного инфицирования данным возбудителем.
Гетероантигены – общие для представителей разных видов антигенные комплексы или общие антигенные детерминанты на различающихся по другим свойствам комплексах.
За счет гетероантигенов могут возникать перекрестные иммунологические реакции.
У микробов различных видов и у человека встречаются общие, сходные по строению антигены. Эти явления называются антигенной мимикрией.
Суперантигены – это особая группа антигенов, которые в очень малых дозах вызывают поликлональную активацию и пролиферацию большого числа Т-лимфоцитов.
Суперантигенами являются бактериальные энтеротоксины, стафилококковые, холерные токсины, некоторые вирусы (ротавирусы).
Значение антигенов: антигены играют важную роль в вирулентности микроорганизмов. Чем больше АГ в микроорганизме, тем выше его патогенность.
Антигены позволяют микробам проникать, выживать и размножаться в организме человека. И в зависимости от вида антигенов они вызывают различные клинические проявления при инфекционном заболевании. На способности АГ связываться с АТ строятся все иммунные реакции, что важно в диагностике инфекционных заболеваний. Для профилактики инфекционных болезней используют вакцины – убитые или ослабленные микроорганизмы (антигены).
15. Антигенраспознающие молекулы. Антитела (иммуноглобулины): понятие, структура иммуноглобулинов, классификация. Активный центр антител. Понятие об аффинности и авидности. Изотипы, аллотипы и идиотипы. Моноклональные антитела. Принципы получения и применение. Антитела (иммуноглобулины) – это белки, которые синтезируются под влиянием антигена и специфически с ним реагируют.
Большинство молекул иммуноглобулинов составлено из
двух тяжелых (H) цепей и
двух легких (L) цепей, соединенных
дисульфидными связями. Легкие цепи состоят или из двух k-цепей, или из двух l-цепей. Тяжелые цепи могут быть одного из пяти классов (IgA,
IgG, IgM, IgD и IgE).
Иммуноглобулины - это белки сыворотки крови. Они секретируются плазматическими клетками в ответ на антиген. Молекулы Ig имеют универсальное строение. Они состоят из 2 пар полипептидных цепей: двух тяжелых (550-660 аминокислотных остатков, молекулярная масса - 50 кД) и двух легких (220 аминокислотных остатков, молекулярная масса - 20-25 кД). Обозначают их как H- (от англ.
heavy - тяжелый) и L- (от англ.
light - легкий) цепи. Тяжелые и легкие цепи связаны между собой попарно дисульфидными связями (-S-S-). Между тяжелыми цепями также есть дисульфидная связь
- это так называемый шарнирный участок. Такой тип межпептидного соединения позволяет молекуле Ig легко менять свою конформацию в зависимости от окружающих условий и состояния. Область шарнирного участка ответственна за взаимодействие с первым компонентом комплемента (С1) и его активацию по классическому пути
Каждая цепь имеет два участка:
1) постоянный. Остается постоянным в последовательности аминокислот и
антигенности в пределах данного класса иммуноглобулинов;
2) вариабельный. Характеризуется большой непостоянностью последовательности аминокислот; в этой части цепи происходит реакция соединения с антигеном.
При энзиматическом расщеплении иммуноглобулинов образуются следующие
фрагменты:
1
) Fc-фрагмент содержит участки обеих постоянных частей; не обладает свойством антитела, но имеет сродство с комплементом;
2)
Fab-фрагмент содержит легкую и часть тяжелой цепи с одним антигенсвязывающим участком; обладает свойством антитела;
3)
F(ab)Т2-фрагмент состоит из двух связанных между собой Fab-фрагментов.
Другие классы иммуноглобулинов имеют такую же основную структуру.
Исключение –
IgM: является пентамером (состоит из пяти основных единиц, связанных в области Fc-концов), а
IgA – димер.
Активный центр антител - антигенсвязывающий участок Fab-фрагмента иммуноглобулина, образованный гипервариабельными участками Н- и L-цепей, связывает эпитопы антигена. В активном центре имеются специфичные комплементарные участки к определенным антигенным эпитопам Fc-фрагмент может связывать комплемент, взаимодействует с мембранами клеток и участвует в переносе IgG через плаценту.
Аффинность – сродство антител к антигенам.
Авидность – прочность антитела с антигеном
Изотипические антигенные детерминанты являются групповыми.
Они локализуются в тяжелой цепи и служат для дифференцировки Ig на 5 изотипов (классов) и множество подклассов (см. раздел 11.1.3).
Аллотипические антигенные детерминанты являются индивидуальными, т.е. присущими конкретному организму. Они располагаются в легкой и тяжелой полипептидных цепях. На основании строения аллотипических детерминант можно различать особи внутри одного вида.
Идиотипические антигенные детерминанты отражают особенности строения антигенсвязывающего центра самой молекулы Ig. Они образованы V-доменами легкой и тяжелой цепей молекулы Ig. Обнаружение идиотипических антигенных детерминант послужило основанием для создания теории идиотип-антиидиотипической регуляции биосинтеза антител.
Моноклональные антитела. Каждый В-лимфоцит и его потомки, образовавшиеся в результате клеточного деления (т.е. клон), способны синтезировать антитела с паратопом строго определенной специфичности.
Такие антитела получили название моноклональных. В естественных условиях макроорганизма получить моноклональные антитела практически невозможно, так как на одну и ту же антигенную
детерминанту одновременно реагируют до 100 различных клонов В-лимфоцитов, незначительно различающихся антигенной специфичностью. Поэтому в результате иммунизации даже монодетерминантным антигеном мы всегда получаем
поликлональные антитела.
Принципиально получение моноклональных антител выполнимо, если провести предварительную селекцию антителопродуцирующих клеток и их клонирование, т.е. получение необходимых клонов. Однако задача осложняется тем, что число генераций В- лимфоцитов, как и других эукариотических клеток, ограничено. Тем не менее проблема была успешно решена Д. Келлером и Ц. Мильштайном (1975). Исследователи получили гибриды иммунных В-лимфоцитов и миеломных (опухолевых) клеток, которые обладали свойствами антителопродуцента и «бессмертием» раково-трансформированной клетки.
Такой вид клеток получил
название гибридом. В ходе дальнейшей селекции были отобраны клоны с наивысшей продуктивностью и аффинностью специфических антител.
Гибридомные моноклональные антитела нашли широкое применение при создании диагностических и лечебных иммунобиологических препаратов.
16 Классы иммуноглобулинов. Гены иммуноглобулинов. Переключение классов иммуноглобулинов. Аллельные исключения. Антитела (иммуноглобулины) - это γ- глобулины, способные специфически соединяться с антигеном.
Классы Ig: Ig A, Ig M, Ig G, Ig D, Ig E
Гены иммуноглобулинов и рецептора Т-лимфоцитов
В отличие от большинства генов, гены Ig не присутствуют в целом виде в зародышевых и соматических клетках человека. Эти гены находятся в хромосоме в виде повторяющихся сегментов, принадлежащих к трем классам: V (variable), D (diversity) и J
(joining), а также один или несколько инвариантных константных регионов С (constant).
Локализация локусов Ig у человека
Иммуноглобулины
IgH@ — гены, кодирующие тяжелую цепь (14 хромосома)
IgK@ — гены, кодирующие легкую цепь типа каппа (2 хромосома)
IgL@ — гены, кодирующие легкую цепь типа лямбда (22 хромосома)
Группы сцепления генов иммуноглобулинов (Ig)
В настоящее время для млекопитающих известны три
группы сцепления иммуноглобулиновых генов; эти группы сцепления находятся на разных хромосомах:
- группа сцепления генов для легкой цепи каппа-типа ;
- группа сцепления генов для легкой цепи лямбда-типа и
- группа сцепления генов для тяжелой цепи Ig.
В каждом конкретном случае один из V-генов той или иной группы вступает во взаимодействие с одним из С-генов той же группы, что реализуется в синтезе иммуноглобулина определенной специфичности. Выявление групп сцeпления составляет фактологическую основу концепции "два гена - одна полипептидная цепь".
Переключение изотипа Ig вследствие сплайсинга мРНК
Переключение изотипа Ig , весьма существенное явление для "созревания" иммунного ответа, может происходить не только в результате рекомбинации генов, кодирующих цепи Ig , но и вследствие дифференциального сплайсинга РНК-траскриптов для тяжелых цепей Ig .
Некоторые B-клетки образуют антитела нескольких изотипов , используя один длинный первичный РНК-транскрипт. Например, сначала полностью траскрибируется весь отрезок ДНК, включающий рекомбинированный VH-ген, а также Cмю-ген и Сдельта-ген, вследствие чего образуется первичный РНК-транскрипт, содержащий последовательности
Cмю и Cдельта. От расположения полиаденилатных участков (которое может быть различным) зависит вид дифференциального сплайсинга, в результате которого из первичного транскрипта в могут образоваться молекулы мРНК двух разных типов - с последовательностями, комплементарными одному и тому же VH-гену, но разным С-генам
- либо Смю-гену ( IgM ), либо Сдельта-гену ( IgD ).
17. Динамика антителообразования. Первичный и вторичный иммунный ответ. Их особенности, отличительные черты. Динамика антителообразования. Скорость образования антител ( АТ ). Первичный иммунный ответ. Вторичный иммунный ответ.
На скорость образования антител ( АТ ) влияет ряд факторов: доза Аг (сила Аг- воздействия), частота Аг-стимуляции и состояние иммунной системы индивида (то есть его иммунный статус). Если организм впервые встречается с Аг, то развивается первичный иммунный ответ, а при повторном контакте — вторичный ответ (рис. 10-11).
Первичный иммунный ответ
Появлению антител (АТ) предшествует латентный период продолжительностью 35 сут. В это время происходит распознавание Аг и образование клонов плазматических клеток.
Затем наступает логарифмическая фаза, соответствующая поступлению антител (
АТ ) в кровь; её продолжительность — 7-15 сут. Постепенно титры антител ( АТ ) достигают пика и наступает стационарная фаза, продолжительностью 15-30 сут. Её сменяет фаза снижения титров AT, длящаяся 1-6 мес. В основу пролиферации клеток-продуцентов AT заложен принцип селекции. В динамике антителообразования титры высокоаффинных AT постепенно нарастают: после иммунизации аффинность AT к Аг постоянно увеличивается.
Первоначально образуются IgM, но постепенно их образование уменьшается и начинает преобладать синтез IgG. Так как переключение синтезов от IgM к IgG не меняет идиотипа
AT (то есть его специфичность по отношению к конкретному Аг), то оно не связано с клональной селекцией. Особенности первичного ответа — низкая скорость антителообразования и появление сравнительно невысоких титров AT.
Рис. 10-11. Динамика образования антител ( АТ ) при первичном и вторичном иммунных ответах. По оси абсцисс — время (сут), по оси ординат — титр AT (разведения).
Вторичный иммунный ответ
После антигенной стимуляции часть В- и Т-лимфоцитов циркулирует в виде клеток памяти. Особенности вторичного иммунного ответа
— высокая скорость антителообразования, появление максимальных титров антител ( АТ ) и длительное (иногда многолетнее) их циркулирование.
Основные характеристики вторичного имунного ответа:
• образование антител ( АТ ) индуцируется значительно меньшими дозами Аг;
• индуктивная фаза сокращается до 5-6 ч;
• среди антител ( АТ ) доминируют IgG с большой аффинностью, пик их образования наступает раньше (3-5 сут);
• Антитела ( АТ ) образуются в более высоких титрах и циркулируют в организме длительное время.
18. Главный комплекс гистосовместимости и трансплантация. Белки
MHC.
Лейкоцитарные антигены человека (HLA — Human Leukocyte Antigens) — гликопротеины, кодируемые генами главного комплекса гистосовместимости — М НС
(Major Histocompatibility Complex). Они определяют биологическую индивидуальность каждого человека. В иммунной системе эти гликопротеины выполняют важнейшую функцию: они участвуют в презентации АПК пептидных антигенов Т-лимфоцитам.
ГЛАВНЫЙ КОМПЛЕКС ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ
HLA-молекулы, кодируемые генами МНС, подразделяют на гликопротеины М Н
С класса I (HLA-A, HLA-В и HLA-С), представленные на поверхности всех соматических клеток за исключением клеток ворсинчатого трофобласта и эритроцитов, и М Н С класса
II (H LA -D P, HLA-DQ и HLA-DR), экспрессированные преимущественно на мембране
АПК (ДК, активированных макрофагов и В-лимфоцитов), а также на некоторых Т- хелперах.
Соматические клетки в нормальных условиях молекулы M H C-II не экспрессируют. Т-лимфоциты с помощью антигенраспознающих рецепторов способны распознавать антигены только в комплексе с молекулами М Н С-I или M H C-II на поверхности клеток своего организма — феномен двойного распознавания. Таким образом, природная функция белков МНС — презентация пептидных антигенов Т- лимфоцитам.
Первоначально главный комплекс гистосовместимости (М НС) был открыт в опытах по пересадке органов как некий значительный по размеру комплекс генов, от которых больше, чем от других генов, зависит скорость отторжения трансплантата.
Законы трансплантации, описанные в 1912 г. Георгом Шёне в книге
«Гетеропластическая и гомопластическая трансплантация»:
• аллогенные и ксеногенные трансплантаты всегда отторгаются;
• аутологичные (донор и реципиент — один и тот же организм) и сингенные (антигены
МНС донора и реципиента одинаковы) трансплантаты приживаются;
• гибриды 1-го поколения — F1 (Р1хР2) — не отторгают трансплантаты обеих родительских линий (Р 1, Р2), однако каждая из родительских линий отторгает трансплантат от гибрида (это свидетельствует о кодоминантности в гибридах экспрессии генов, кодирующих продукты, служащие мишенью при отторжении). Кодоминантность означает, что
экспрессируются аллели на двух гомологичных хромосомах, т.е. от каждого из родителей: А А х ВВ -* АВ, где А и В — аллели, перешедшие к гибриду F1 от родителей (Р 1 и Р2 соответственно).
• При обратном скрещивании (FI х Р1 или FI х Р2) 50% потомства быстро отторгают трансплантат от второй родительской линии (при трансплантации кожного лоскута быстрое отторжение наступает на 8-е сутки). Из этого по законам менделевской генетики следует, что быстрое отторжение контролирует один локус. Его-то и назвали главным комплексом гистосовместимости. А генетическая формула выглядит так: АВ х А А -А А ,
АА, АВ, АВ.
Гены главного комплекса гистосовместимости
Комплекс М НС весьма значителен по размеру. Он включает около 2000 аллельных вариантов генов.
• М Н С -I. Гены групп HLA-A, HLA-B, HLA-C и другие кодируют молекулы М НС класса
I.
• M H C -II. Гены групп HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR кодируют молекулы М НС класса
II.
• M H C -III. Термин «М НС-Ill» обозначает область между М Н С-I и МНС-2, где картированы гены, кодирующие некоторые компоненты системы комплемента (С4а и
C4b, С2, фактор В), цитокины (Ф Н О а и лимфотоксин), 21-гидроксилазу (фермент, участвующий в биосинтезе стероидных гормонов) и др.
• Неклассические гены не принадлежат ни к одному из классов МНС.
Описано 6 таких генов в области расположения генов М Н С-I (Е, F, G, Н, J, X) и 6 — в области M H C-II (DM, DO, CLIP, ТАР, LMP, LNA).
Трансмембранные молекулы главного комплекса гистосовместимости
• Молекула М Н С -I состоит из двух полипептидных цепей — a -цепи и (32- микроглобулина.
— а-Ц епь состоит примерно из 325 аминокислотных остатков, содержит 3 внеклеточных домена ( a l, a2, a3), трансмембранный участок и цитоплазматический участок из 55 аминокислотных остатков. Домены a l и а2 формируют углубление в виде желоба или «корзины» для связывания антигенных пептидов длиной 9-11 аминокислот, презентируемых для распознавания Т-лимфоцитам.
— С внеклеточными а-доменами нековалентно ассоциирована лёгкая полипептидная цепь, называемая р2-микроглобулином, которая кодируется геном, расположенным вне комплекса МНС, на хромосоме 15.
• Молекулы M HC-II — гетеродимеры из двух трансмембранных гликопротеинов: а- цепи и P-цепи. Внеклеточная часть каждой цепи имеет 2 домена. Пептидсвязывающую бороздку формируют совместно a l - и p i-домены. В отличие от аналогичного углубления в составе гликопротеинов М Н С-I, пептидсвязывающая щель МНС-2 открыта с обеих сторон, что позволяет связывать более длинные пептиды (15-30 аминокислот).
Генетический полиморфизм
Гены комплекса М НС, в отличие от генов TCR и иммуноглобулинов, не подвергаются рекомбинации.
• Кодоминантность. Гены МНС кодоминантны, т.е. одновременно экспрессируются гены материнской и отцовской хромосом. Генов МНС-1 по 3 (А, В, С) в каждой из гомологичных хромосом, генов M H C-II — также по 3 (DP, DQ, DR).
• Множественность аллелей. Полиморфизм классических генов МНС (классов I и II) означает наличие в популяции множества аллелей — вариантов одноимённого гена у разных особей.
М Н С -I «обслуживают» зону цитозоля, сообщающегося через ядерные поры с содержимым ядра. Здесь происходит фолдинг (принятие правильной конформации) синтезированных белковых молекул. При возникновении ошибок, в том числе и при синтезе вирусных белков, белковые продукты расщепляются в мультипротеазных комплексах (протеосомы). Образующиеся при этом пептиды связываются с молекулами
М НС-I. В результате молекулы МНС-I
презентируют Т-лимфоцитам пептидные антигены, образующиеся внутри клетки. Именно поэтому CD8+ Т-лимфоциты, распознающие комплексы антигенов с М НС-I, участвуют в первую очередь в защите от вирусных, а также от внутриклеточных бактериальных инфекционных заболеваний.
M H C -II. Зона «обслуживания» M H C-II связана с внеклеточной средой, а также с клеточными органеллами. Таким образом, молекулы M H C -II презентируют антиген при
развитии иммунного ответа на внеклеточные патогены. Главную роль в этом ответе играют CD4+ Т-лимфоциты, распознающие антиген в комплексе с M HC-II.
Скачать 1.78 Mb.