Антигены микробиология. 04. Антигены и антитела. Антигены и антитела Формы иммунного ответа Антигены

• Название: Антигены и антитела Формы иммунного ответа Антигены
• Анкор: Антигены микробиология
• Дата: 23.05.2022
• Размер: 6.48 Mb.
• Имя файла: 04. Антигены и антитела.ppt
• Тип: Документы; #544161

Антигены и антитела

Формы иммунного ответа

Антигены

Антиген (anti — против, genes - рождающий) — это генетически чужеродный биополимер, который при попадании в макроорганизм распознаётся
его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение.
Антигенами могут быть белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты в комбинации между собой или липидами. Наибольшей иммуногенностью обладают белковые антигены, в том числе бактериальные экзотоксины.

Строение антигенов

1-я часть — детерминантная (determinantis – определяющая англ.) (ЭПИТОП), на долю которой приходится 2—3% поверхности антигена. Она определяет специфичность, делая его именно этим антигеном, отличающимся от других; этот участок антигена специфического состава и конфигурации, содержит 5-10 аминокислотных (для белков) или липополисахаридных (для липополи-сахаридов) остатков.
2-я часть антигена называется проводниковой (ШЛЕППЕР - носитель), при отделении детерминантной группы она не проявляет антигенного действия.


эпитоп


шлеппер


любой антиген состоит из 2 частей:

Свойства антигенов

иммуногенность – потенциальная способность антигена вызывать по отношению к себе в макроорганизме специфическую защитную реакцию, в результате чего продуцируются антитела или активируются иммунные лимфоциты.
антигенность – способность избирательно взаимодействовать с продуктами иммунного ответа, который они индуцировали в макроорганизме (антителами, клоном эффекторных лимфоцитов);
иммуногенность, в отличие от антигенности, не присуща всем без исключения антигенам.

Классификация антигенов

ПОЛНЫЕ АНТИГЕНЫ – всегда проявляют оба основных свойства: и иммуногенность, и специфичность;
НЕПОЛНЫЕ АНТИГЕНЫ (ГАПТЕНЫ) – вещества, не способные индуцировать ответную реакцию (не обладают иммуногенностью), но могут вступать во взаимодействие с продуктами иммунного ответа.
Многие простые вещества и лекарственные средства являются
гаптенами, при попадании в организм они могут связываться
с белками хозяина или другими носителями и приобретать свойства полноценных антигенов.


Существуют вещества, неспецифически усиливающие иммуногенность антигенов. Такие вещества называются адъювантами.
Механизм действия адъювантов заключается в создании «депо антигена». В результате обеспечивается длительная антигенная стимуляция, что способствует развитию более сильного иммунного ответа. Кроме этого, к эффектам действия адъювантов относятся стимуляция фагоцитоза и митогенное действие на иммунокомпетентные клетки.

Иммуногенность - способность вызывать ответную реакцию в организме человека и степень ее выраженности зависят от целого ряда свойств антигенов:

1. Чужеродность
2. Молекулярная масса
3. Химическая структура
коллоидное состояние и
растворимость
4. Чувствительность к
деградации ферментами макрофагов
5. Доза и область введения АГ
6. Адъювантный эффект

Бактериальные антигены

По своей природе антигены бактериальной клетки можно классифицировать на две большие группы:
антигены, входящие в состав различных органелл
Основной антиген клеточной стенки бактерий носит название соматического или О-антигена. У грамположительных бактерий его специфичность определяют тейхоевые кислоты, у грамотрицательных – липополисахарид наружной мембраны (точнее, боковые полисахаридные цепочки его молекулы).
Антиген жгутиков (а именно – белок флагеллин)
называется Н-антигеном.
Основной капсульный антиген носит
название К-антигена. У некоторых
бактерий имеются особые капсульные
антигены, так называемые Vi-антигены,
наличие которых может коррелировать
с уровнем вирулентности. В состав бактериальной клетки входят
и другие антигены (рибосомальные и т.п.)


антигены, продуцируемые бактериальной клеткой в процессе метаболизма
(т.е. продукты ее жизнедеятельности)



К этой группе бактериальных антигенов относятся белковые токсины и ферменты, продуцируемые бактериальной клеткой (прежде всего – экзоферменты).
Особую группу антигенов бактериальной клетки составляют протективные антигены с сильно выраженной иммуногенностью, чья биологическая активность играет ключевую роль в патогенезе. Связывание таких антигенов специфическими антителами практически полностью инактивирует вирулентные свойства микроорганизма и обеспечивает иммунитет к нему.
Наиболее эффективные вакцины готовятся на основе именно протективных антигенов.

По специфичности бактериальные антигены классифицируются на три группы:

К групповым относятся антигены общие для нескольких близко-родственных видов бактерий.
Видовые антигены общие для всех особей данного вида.
Антигены, по которым отличаются различные серовары (серотипы) одного вида, называют типовыми.


1000 видов
бактерий


500 видов вирусов


500 видов грибов


200 видов гельминтов


Иммунная система – это «функциональная система иммунного гомеостаза», представленная совокупностью лимфоидных органов и тканей, обеспечивающих антигенное постоянство внутренней среды организма, сохранение его видовой индивидуальности.


Фрэнк Бёрнет (1968 г.):
«концепция иммунного
надзора».
НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ ПО ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ


Компоненты иммунной системы


Органы иммунной системы:
a) Центральные (костный мозг, тимус) - органы, где происходит дифференцировка лимфоцитов из стволовой кроветворной клетки.
б) Периферические (селезенка, лимфатические узлы, лимфоидная ткань слизистых оболочек) органы, в которых происходит антигензависимая пролифирация и дифференцировка лимфоцитов.


Сумка (бурса) Фабрициуса (bursa Fabricii) – орган лимфопоэза птиц, где В-лимфоциты получают иммунокомпетентность, т.е. происходит их созревание.
У млекопитающих его функции выполняют костный мозг и пейеровы бляшки тонкого кишечника.

Основные формы противоинфекционного иммунного ответа

ГУМОРАЛЬНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ → элиминация (от лат. еliminare - изгонять) возбудителя
происходит при посредстве антител
- первичный иммунный ответ;
- вторичный иммунный ответ;
- секреторный иммунный ответ;
- гиперчувствительность немедленного типа.
КЛЕТОЧНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ → элиминация возбудителя происходит при участии лимфоцитов
- антигениндуцированная цитотоксичность;
- гиперчувствительность замедленного типа;
- естественная цитотоксичность.
Необходимо понимать, что такое деление весьма условно, и эти две формы неразрывно связаны между собой.

Единство клеточного и гуморального иммунного ответа

ИЛ-2


ИЛ-2


ИЛ-1


Активация
Т-хелпера


Активация


Цитолиз


Клетка - мишень


Цитотоксический
Т-лимфоцит


Уничтожение


Аг-представляющая клетка


В-лимфоцит


АТ


В-клетка памяти


Плазматическая клетка


ИЛ-2
ИЛ-4
ИЛ-5
ИЛ-6
γИФН


Цитокины


Клеточный иммунный ответ


Гуморальный иммунный ответ


К цитокинам относятся:
IL – интерлейкины;
INF – интерфероны;
TNF – фактор некроза опухоли;
QF – ростковый факторы;
CSF – колониестимулирующий,
колониесупрессивные факторы;
CHC – хемокины.
На сегодня идентифицировано более 100 цитокиновых биомолекул.


Цитокины - это малые растворимые белковые и полипептидные гормоноподобные биомолекулы, секретируемые лимфоцитами, а также макрофагами, гранулоцитами, дендритными и некоторыми другими клетками, осуществляющие коммуникацию между ними, обеспечивающие клеточную интеграцию и дифференцировку, а также привлечение иммунных клеток в очаг воспаления.

Иммунный ответ – высокоспециализированная специфическая реакция живого организма на генетически чужеродные структуры (антигены).

КЛЕТОЧНЫЙ ИММУНИТЕТ БЫЛ ОТКРЫТ И ИССЛЕДОВАН РУССКИМ УЧЁНЫМ И.И. МЕЧНИКОВЫМ (1883г.)


ГУМОРАЛЬНЫЙ ИММУНИТЕТ –
НЕМЕЦКИМ УЧЁНЫМ П.ЭРЛИХОМ
(1897г.)


ОБА УЧЁНЫХ ЗА ЭТИ РАБОТЫ БЫЛИ НАГРАЖДЕНЫ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИЕЙ


Иммунокомпетентные клетки:

Т-лимфоциты;
В-лимфоциты;
Естественные киллеры


Антигенпрезентирующие клетки:


макрофаги крови (моноциты) – презентируют АГ, участвуя в развитии гуморального иммунного ответа через Th2;
нефагоцитирующие А-клетки (клетки Лангерганса, вуалевидные клетки, отростчатые клетки, дендритные клетки, тканевые макрофаги) – играют антигенпрезентирующую роль для развития клеточного иммунного ответа через Тh1, Tctl, EK.


Вспомогательные клетки (тучные клетки, базофилы, эозинофилы, тромбоциты) – участвуют в развитии воспалительной реакции.

Клетки функциональной системы иммунитета, обеспечивающие нейтрализацию
и уничтожение возбудителя:

Иммунокомпетентные клетки

Центральной клеткой иммунной системы является лимфоцит
(1-4×109/л)


В 1969 году И. Ройт
ввел в иммунологию понятие
Т- и и В-лимфоцитов:
Т-лимфоциты – тимус (thymus)
В-лимфоциты – (bursa Fabricii у птиц)


Т-лимфоциты(50-75%) – отвечают за клеточный иммунитет
Субпопуляции Т-лимфоцитов:
нулевые Т-лимфоциты;
Т-хелперы;
эффекторы ГЗТ (ТГЗТ);
цитотоксические Т-лимфоциты
(Т-киллеры);
Т-супрессоры;
Т-клетки памяти.

В-лимфоциты (15-20 %) – отвечают за развитие гуморального иммунитета

В-1 субпопуляция (CD5) локализуется в брюшной и плевральной полостях, сальнике, миндалинах, это клетки естественного иммунитета, а образуемые ими иммуноглобулины – естественные антитела.
В-2 субпопуляция (CD19, CD20, CD22) – обычные В-лимфоциты, имеющие на поверхности Ig-рецепторы для распознавания антигена. При стимуляции антигенами они созревают в плазмоциты, секретирующие антитела – иммуноглобулины.
Плазматические клетки – результат конечной дифференцировки В-лимфоцитов, не имеют на наружной мембране рецепторов для антигенов, направлены на интенсивный синтез иммуноглобулинов.
После завершения фазы активной продукции антител плазмоциты прекращают свое существование.
В-лимфоциты памяти – эффекторы вторичных иммунных реакций.


Субпопуляции В-лимфоцитов:


NK-клетки оказывают цитотоксическое действие
при первичном контакте с клеткой, генетически чужеродной организму.
NK-клетки не нуждаются
в предварительной
антигенной стимуляции,
т.о. NK-клетки являются ранними факторами
защиты от патогенов,
вступая с ними во взаимодействие
задолго до формирования антигенспецифического
ответа иммунной системы.


Естественные киллеры


Для гуморального иммунитета характерна, в первую очередь, выработка специфических антител (иммуноглобулинов).
Антитела - специфические белки гамма-глобулиновой природы, образующиеся в организме в ответ на антигенную стимуляцию и способные специфически взаимодействовать с антигеном (in vivo,
in vitro). В соответствии с международной классификацией совокупность сывороточных белков, обладающих свойствами антител, называют иммуноглобулинами.
Уникальность антител заключается в том, что они способны специфически взаимодействовать только с тем антигеном, который вызвал их образование.
Иммуноглобулины ( Ig ) в зависимости от локализации разделены на три группы:
- сывороточные (в крови);
- секреторные (в секретах - содержимом
желудочно- кишечного тракта, слезном
секрете, слюне, особенно - в грудном
молоке) обеспечивают местный иммунитет
(иммунитет слизистых);
- поверхностные ( на поверхности
иммунокомпетентных клеток,
прежде всего В- лимфоцитов).

СТРОЕНИЕ И ПРИРОДА АНТИТЕЛ

АНТИТЕЛА ― это иммуноглобулины.
Молекулы иммуноглобулинов всех классов универсальны.
Каждый мономер включает две полипептидные цепи:
2 ― тяжелые, 2 ― легкие, которые соединены дисульфидными связями. Иммуноглобулины обладают выраженной специфичностью


и подходят к антигенам как ключ к замку,
формируя два антигенсвязывающих центра.

Основные биологические характеристики антител

Специфичность - способность взаимодействия
с определенным антигеном (соответствие
эпитопа антигена и активного центра антител).
Валентность - количество способных реагировать с антигеном активных центров ( это связано с молекулярной организацией- моно- или полимер). Иммуноглобулины могут быть двухвалентными ( IgG ) или поливалентными (пентамер IgM имеет 10 активных центров). Двух- и более валентные антитела навывают полными антителами. Неполные антитела имеют только один участвующий во взаимодействии с антигеном активный центр Их выявляют в антиглобулиновой пробе Кумбса.
Афинность - прочность связи между эпитопом
антигена и активным центром антител, зависит
от их пространственного соответствия.
Авидность - интегральная характеристика
силы связи между антигеном и антителами,
с учетом взаимодействия всех активных
центров антител с эпитопами. Поскольку
антигены часто поливалентны, связь между
отдельными молекулами антигена
осуществляется с помощью нескольких антител.

Иммуноглобулин класса G

Иммуноглобулин класса G – наиболее
важный в развитии иммунитета,
на его долю приходится 80%. Проходит
через плацентарный барьер
и обеспечивает гуморальный иммунитет
новорожденного в первые месяцы жизни.
Является мономером. Имеет два
антигенсвязывающих центра. Валентность равна 2.


Имеет две формы:
сывороточная (циркулирует в виде мономера);
секреторная (циркулирует в виде ди- или тримера и обеспечивает местный иммунитет слизистых дыхательных, половых, мочевыделительных путей, ЖКТ).


Иммуноглобулин класса А


Самые крупные молекулы из пяти классов.
Являются пентамерами, валентность равна
10, т.е. имеют десять антигенсвязывающих центров.


Иммуноглобулин класса М


IgM - наиболее ранний класс антител, образующихся при первичном попадании антигена в организм.
Наличие IgM - антител к соответствующему возбудителю свидетельствует о свежем инфицировании (текущем инфекционном процессе).
IgM у новорожденных - это показатель внутриутробного заражения


Филогенетически это наиболее древний иммуноглобулин.

Иммуноглобулин класса Е

или реагиновые антитела, так как принимают
участие в аллергических реакциях (ГНТ). Их
отличает цитофильность.
Является мономером с двумя антиген-
связывающими центрами. Обнаруживается в
крови в небольших количествах,
не проходит через плацентарный барьер.


Иммуноглобулин класса D
Мономеры IgD обнаруживают на поверхности развивающихся В-лимфоцитов, в сыворотке находятся в крайне низких концентрациях. Их биологическая роль точно не установлена. Полагают, что IgD участвуют в дифференциации В-клеток и в аутоиммунных процессах. Известно, что Ig D продуцируют клетки миндалин и аденоидов. Ig D не связывает комплемент, не проходит через плацентарный барьер.

Реакции иммунитета

Реакции иммунитета
─ это реакции взаимодействия
между антигенами и антителами, происходящие в организме человека.
В диагностике инфекционных заболеваний широко применяются серологические реакции (от лат. Serum - сыворотка), направленные на поиск специфических антител в сыворотке и тканевых жидкостях in vitro (в пробирке). В их числе реакции агглютинации, преципитации, РНГА, ИФА, РИФ и др.).

Временная схема защитных реакций организма

Факторы естественной (неспецифической
резистентности) 4-5 часов
Клеточные: макрофаги, нейтрофилы, NK-клетки;
Гуморальные: Ig («нормальные»), комплемент и др.
Ранний индуцибельный ответ (96 часов).
Клеточные: NK-клетки, макрофаги, нейтрофилы;
Гуморальные: IL, CSF, TNF.
Специфический (адаптативный) ответ.
Клеточные: лимфоциты, макрофаги;
Гуморальные: специфические антитела IgМ, IgG, цитокины.
ГКГ (МНС) – HLA;
Th1 – клеточный: γ-INF, NK, CD8;
Th2 – гуморальный: IL- 4, 5, 6, 10.


Иммунодефициты
Аутоиммунные заболевания
Аллергия


Иммунопатология


СПИД


В настоящее время идентифицировано более 70 врожденных (первичных) иммунодефицитов. Обычно это тяжелые заболевания детей, обусловленные дефектами какого-либо звена иммунной системы.
В зависимости от поражения того или иного звена иммунитета выделяют иммунодефициты, обусловленные
дефектом гуморального звена иммунитета;
дефектом клеточного звена иммунитета;
  комбинированной недостаточностью гуморального и клеточного иммунитета;
  дефектом фагоцитоза;
  дефектом системы комплемента.


Иммунодефициты


Врожденные


Приобретенные


Аутоиммунные заболевания


заболевания, в основе которых
лежат реакции иммунитета, направленные против собственных органов или тканей организма. По механизму возникновения они могут быть различны.


Заболевания, развивающиеся в результате нарушения сосудисто-тканевого барьера и высвобождения физиологически изолированных антигенов, которыми могут быть ткань мозга, щитовидной железы, хрусталика, сперматозоиды и др. Организм не обладает толерантностью к этим антигенам и отвечает на них иммунной реакцией с образованием иммунных лимфоцитов и антител.
Заболевания, вызываемые собственными тканевыми компонентами организма, измененными под влиянием физических, химических, микробных, вирусных и
других факторов. Собственные
компоненты настолько изменяют свои свойства, что воспринимаются
организмом как чужеродные.


Группы аутоиммунных заболеваний

Аллергия

или так называемая гиперчувствительность —
это собирательное название
группы иммунопатологических процессов, развивающихся в сенсибилизированном организме в режиме вторичного иммунного ответа, при контакте с антигеном. Антигены, провоцирующие аллергию называются
аллергенами.

Аллергическая реакция развивается после повторного внедрения аллергена, в ее развитии выделяют 3 стадии:

Иммунологическая стадия — накопление антител или сенсибилизированных лимфоцитов и их комплексов с аллергеном.
Патохимическая стадия — образование и высвобождение биологически активных веществ под влиянием комплекса «антиген + антитело», «антиген + сенсибилизированный лимфоцит».
Патофизиологическая стадия (стадия клинических проявлений) — обусловлена патогенным действием образующихся медиаторов на клетки, органы и ткани организма.

ТИПЫ АЛЛЕРГИИ

Гиперчувствительность немедленного типа (ГНТ) - гиперчувствительность, обусловленная антителами (в основном IgE) против аллергенов. Развивается через несколько минут или часов после воздействия аллергена: расширяются сосуды, повышается их проницаемость, развиваются зуд, бронхоспазм, сыпь, отеки.


гранулы с
медиаторами


тучная клетка соединительной ткани


Механизм ГНТ


Гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ) - обусловлена взаимодействием антигена (аллергена) с макрофагами и T-лимфоцитами, стимулирующими клеточный иммунитет. Развивается главным образом через 1-3 суток после воздействия аллергена: происходит уплотнение и воспаление ткани, в результате ее инфильтрации Т-лимфоцитами и макрофагами.


Успехов в учебе и хорошего иммунитета!