Иммунология. Макаров Владимир Васильевич Предлагаемые лекции
 Скачать 4.21 Mb.
|
|
Поволжское региональное отделение Академии ветеринарных наук Кафедра микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ветеринарно-санитарной экспертизы УГСХА В.В.Макаров Иммунология Лекционный курс Сущность иммунитета. Основные понятия и категории.  Антиген, антитело, иммунная система.Ульяновск – 1997 Поволжское региональное отделение Академии ветеринарных наук Кафедра микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ветеринарно-санитарной экспертизы УГСХА доктор биологических наук, профессор Российского университета Дружбы Народов, отделения ветеринарной медицины В.В.Макаров Иммунология Лекционный курс Сущность иммунитета. Основные понятия и категории. Антиген, антитело, иммунная система. Ульяновск – 1997 УДК 619:616.9 Макаров Владимир Васильевич Предлагаемые лекции по разделу «иммунология» входят в лекционный курс, издаваемый кафедрой микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ветеринарно-санитарной экспертизы пищевых продуктов (протокол заседания кафедры № 6 от 02.02.94 г.). Целью лекционного курса является оперативный выпуск отдельных лекций. Это позволит дать студенту либо новую научную или инструктивную информацию, либо более подробно разъяснить ключевые положения разделов учебных дисциплин, преподаваемых на кафедре. Автор лекций несет полную ответственность за излагаемый материал. Лекция по курсу «иммунология» для студентов факультета ветеринарной медицины / Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия: кафедра микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ветеринарно-санитарной экспертизы. Автор: член-корреспондент РАЕН, профессор факультета ветеринарной медицины Университета Дружбы народов, д.б.н. Макаров В.В. Утверждено методической комиссией факультета ветеринарной медицины 24 октября 1994 г. Рецензент: Д.А.Васильев – д.б.н., профессор кафедры микробиологии УГСХА © В.В.Макаров Лекция 1.Сущность иммунитета. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1768 г. | Введение вариоляции в России | |
| 1796 г. | Вакцинация против оспы | Дженнер |
| 1877 – 1885 гг. | Экспериментальное получение первых вакцин, обоснование принципов вакцинации, прививки против бешенства | Пастер |
| 1883 – 1886 гг. | «О целебных силах организма», «Паразитарные болезни и внутриклеточное пищеварение» – основополагающие работы по фагоцитарной теории иммунитета.* | И.И.Мечников* |
| 1883 – 1886 гг. | Создание вакцин против сибирской язвы и начало массовых прививок в России | Л.С.Ценковский |
| 1890 – 1905 гг. | Кожная реакция замедленного типа, анафилаксия, аллергия | Кох, Рише, Пирке |
| 1890 – 1904 гг. | Пассивная иммунизация*, антитела и теория их образования*, комплемент, опсонины | Беринг и Китазато*, Эрлих*, Борде, Райт и Дуглас |
| 1938 | -глобулиновая природа антител | Тизелиус, Кебот |
| 1953 | Иммунологическая толерантность* | Медавар*, Гашек |
| 1955 – 1958 гг. | Селекционно-клональная теория образования антител* | Бернет*, Ерне, Ледерберг, Носсел |
| 1958 – 1959 гг. | Структура и аминокислотная последовательность иммуноглобулинов* | Портер и Эдельман* |
| 1959 – 1963 гг. | Антигены главного комплекса гистосовместимости, генетическая регуляция иммунного ответа* | Бенацерраф, Доссе и Снелл* |
| 1961 – 1969 гг. | Иммунологическая роль тимуса, Т- и В-лимфоциты, иммунная система организма, клеточный иммунитет | Гуд, Миллер, Ройт |
| 1967 – 1972 гг. | Аутоиммунные болезни, иммунодефициты | Гуд, Ройт |
| 1969 г. | Система мононуклеарных фагоцитов | Ван Ферт |
| 1974 г. | Полностью синтетические антигены | Села |
| 1975 г. | Моноклональные антитела* | Келлер и Мильштейн* |
Эволюция взглядов от Пастера до Бернета. Определение сущности иммунитета.
История иммунологии охватывает чуть более чем столетний период. Рождение науки об иммунитете как самостоятельной дисциплины справедливо связывается с 1877 годом – началом деятельности великого Л.Пастера на поприще изучения патогенных микроорганизмов. Вскоре после опровержения теории самозарождения жизни и открытия микробной природы инфекционных заболеваний Пастер вплотную занялся его практической реализаций, в частности, поиском путей создания средств специфической профилактики. Свои исследования Пастер основывал на двух принципиальных положениях. Во-первых, он отчетливо представлял, что иммунитет как явление связан с большинством инфекционных болезней. Во-вторых, он верил в возможность существования (или создания экспериментальным путем) форм микробов, аналогичных вакцине Дженнера, и в дальнейших опытах свои результаты соотносил именно с вакцинацией. В те годы Л.Пастер (1880) отмечал, что «…ослабленный микроб, не вызывающий гибель животного, является своего рода вакциной по отношению к микробу, убивающему животных, так как в конечном счете он вызывает болезнь, которую можно назвать доброкачественной потому, что она не приводит к смерти и потому, что она может предохранять от смертельных заболеваний».
В 1880 году Л.Пастер сформулировал первое определение иммунитета, относя иммунологические механизмы к метаболизму микробов. В частности, по его мнению «…больная мышца после заживления и восстановления становится неподходящей средой для развития микробов, как будто бы микробы в результате своего предыдущего развития вызвали исчезновение из мышцы некоторых элементов, которые не восстанавливаются и отсутствие которых препятствует развитию этого мельчайшего организма. Это объяснение приобретает общее значение и будет применено ко всем инфекционным заболеваниям». Однако вскоре, благодаря крупным успехам в области бактериологии и общей патологии, стало ясно, что теория истощения неприемлема, и развитие иммунитета обусловливается активным участием макроорганизма. Этому способствовали прежде всего фундаментальные открытия тех лет – фагоцитоза, аллергических реакций, факторов гуморального иммунитета, подтвержденные дальнейшим развитием иммунологии (см. таблицу 1.1). Н.Ф.Гамалея (1899) высказывает мысль, что «иммунитет в широком смысле есть невосприимчивость к вредным влияниям. Способность к сопротивлению может обнаруживаться только при наступлении конфликта между макроорганизмом и микробом. Иммунитет существует не сам по себе, а только по отношению к определенному микробу». В этой трактовке уже очевидны защитная сущность иммунитета и роль макроорганизма, но сохраняется примат внешнего фактора (микроба) перед внутренним (макроорганизмом).
Научным определением иммунитета, охватившим новые представления, явилась формулировка И.И.Мечникова (1903 г.); принципиально изменив понятие об иммунитете. Он квалифицировал его как «общую систему явлений, благодаря которой организм может выдерживать нападение болезнетворных микробов». Данная трактовка оказалась весьма удачной и господствовала с незначительными уточнениями более полувека.
«Нужно было обладать изумительным даром научного воображения, чтобы из наблюдений над реакцией личинки морской звезды на введенный в нее шип розы построить теорию ...», писал по этому поводу Л.А.Зильбер (1948). Теоретические построения и экспериментальные разработки И.И.Мечникова, составившие основу его определения иммунитета, остаются фундаментальными для современной иммунологии. В их числе (по Б.Ф.Семенову, 1984):
принцип определения иммунитета как способности организма оставаться здоровым (целостным);
функционирование специализированных клеток как основа иммунологических реакций и универсальность, неспецифичность фагоцитоза;
неоднородность клеток, участвующих в иммунологических реакциях;
способность фагоцитов вырабатывать растворимые (гуморальные) факторы иммунитета;
уничтожение чужеродных элементов (на примере микробов) как цель иммунитета.
Сюда следует добавить вытекающее из наблюдений по фагоцитозу и внутриклеточному пищеварению положение о том, что антимикробные защитные функции являются частным случаем реализации общефизиологических механизмов.
Взгляды И.И.Мечникова на сущность иммунитета получили дальнейшее развитие в работах отечественных иммунологов. Элементы обобщающего экологического характера внес Ш.Д.Мошковский (1937,1943), считавший иммунитет совокупностью «... свойств макроорганизма, определяющих его взаимоотношение с данным паразитом, болезнетворным возбудителем». Л.А.Зильбер (1948) уточнил и дополнил понятия об иммунитете как совокупности «... всех тех наследственно полученных и индивидуально приобретенных организмом приспособлений, которые препятствуют проникновению и размножению микробов, вирусов и других патогенных агентов и действию выделяемых ими продуктов».
В перечисленных трактовках, исчерпывающим образом отражающих представления об иммунитете до середины пятидесятых годов, очевиден его противоинфекционный смысл и общее «инфекционное» влияние на воззрения в данной области. Это вполне понятно, если учитывать своеобразие «инфекционной» (точнее серологической) эпохи в развитии учения об иммунитете, обусловленное специализацией ученых-бактериологов, историческим фактором, общим уровнем развития науки тех лет, отсутствием знаний по многим направлениям, ставшим впоследствии прерогативой иммунологии (см. таблицу 1.1). Иммунным механизмам и факторам отводилась экологическая роль – обеспечение взаимодействия (главным образом борьбы) макроорганизма-хозяина с патогенными микробами окружающей среды, понятие об анатомически выраженной иммунологической системе еще не существовало.
С открытием иммунологической толерантности и утверждением селекционно-клонального механизма образования антител, а позднее – формированием представлений об иммунной системе организма животных как самостоятельной системе органов понятие об иммунитете и его исключительно экологическом назначении пересмотрено окончательно. Исходя из общепризнанных концепций, основоположником которых по праву считается выдающийся австралийский иммунолог Ф.Бернет, иммунная система выполняет, прежде всего, физиологические функции, осуществляя иммунологический надзор за целостностью организма путем распознавания и сохранения за счет толерантности «своего» (self) в самом широком смысле (ткани, клетки, белки-антигены), а также распознавания и уничтожения «несвоего» (nonself). К последней категории относятся как постоянно возникающие в организме спонтанные генетически отличающиеся клетки-мутанты (эндогенные антигены), так и чужеродные агенты, поступающие извне, то есть патогенные микроорганизмы и трансплантаты (экзогенные антигены). По образному выражению Р.В.Петрова (1974) «иммунитет – не только пропуск во внешний мир, но и гарантия от внутренней измены».
Принципиальная схема двуединой функции иммунитета представлена следующим образом:
Таким образом, общие тенденции развития иммунологических воззрений, в конечном счете, свелись к аксиоме, согласно которой цель иммунитета – сохранение «своего» и уничтожение клеток, генетически отличающихся от собственных, как чужих, так и измененных собственных (таблица 1.2)
Таблица 1.2.
Эволюция иммунологических воззрений.
| Назначение | Сущность | Авторы, годы |
| Экологическое | «Теория истощения», метаболизм микробов | Пастер (1880) |
| Экологическое | Невосприимчивость к вредным влияниям, примат внешнего (микроба) перед внутренним (организмом) | Н.Ф.Гамалея (1899) |
| Экологическое | Защита от инфекции, взаимодействие внутреннего (организма) и внешнего (микроба) | И.И.Мечников (1903), Ш.Д.Мошковский (1937, 1943), Л.А.Зильбер (1948) |
| Физиологическое в целом, экологическое в частности | Обеспечение генетического постоянства макроорганизма анатомически специализированной иммунной системой | Бернет (1958), Р.В.Петров (1976) |
Современное определение иммунитета принадлежит Р.В.Петрову (1976) – «это способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки генетической чужеродности». В нем находит воплощение одна из сторон общебиологического закона обеспечения генетического постоянства: наследственные механизмы сохраняют его в ряду поколений (филогенезе), тогда как иммунные механизмы – на протяжении индивидуального развития организма (в онтогенезе). Наконец, заслуживает внимания обобщенная формулировка В.П.Лозового и С.М.Шергина (1981), согласно которой иммунитет в самом широком смысле – это осуществление структурного гомеостаза, то есть сохранение и контроль специфических идиотипических структурных характеристик компонентов внутренней среды организма. В этом контексте рассмотрение иммунитета как части учения об инфекции и невосприимчивости к инфекционным болезням за счет естественных или приобретенных факторов, а также разделение иммунитета на врожденный и приобретенный уже не только сужение понятия, но и искажение его сущности.
П.Ф.Здродовский (1963), осмысливая проблему, высказал суждение, что в организме нет специальных механизмов защиты против инфекций и интоксикаций, а имеются только эволюционные приспособления для этой цели стереотипных физиологических механизмов соответствующего профиля. Согласно настоящей трактовке понятия иммунитета это означает, что антигены возбудителя ничего нового и необычного, обладающего инструктивными свойствами, не вносят для заранее «настороженного» (по Бернету) иммунитета. Попавший в организм патоген встречается с эволюционно сложившейся функционирующей или «настороженной» системой поддержания гомеостаза, включающей физиологически определенные механизмы и эффекторы.
Взаимодействие возбудителя с иммунной системой и его уничтожение происходит как частный случай обеспечения сохранности «своего» на общем фоне иммунологического надзора в организме. Поэтому в качестве ответа на внешние антигены организм располагает строго определенным количественно предсуществующим и довольно ограниченным (стереотипным) эффекторным репертуаром. Иммунитет рассматривается как интегрированное явление с кооперативным взаимодействием иммунологических реакций и участием в них различных по природе клеток, объединенных происхождением и иммунологической компетенцией.
На иммунитет «работает» не весь абстрактный «комплекс явлений» (см. ранние определения иммунитета и таблицу 1.2), а строго определенная система организма. Противоинфекционная защита как явление вполне логично укладывается в современные представления об иммунитете как ее составная часть и именно таким образом должна рассматриваться в научном и практическом аспектах.
Основные категории и понятия. Резистентность и иммунитет.
Сущность противоинфекционной защиты как биологического явления определяет различные формы и последствия биотических конфронтаций между патогенным микробом и макроорганизмом. Основу ее реализации составляют принципиально различные по своей природе три системы защиты – конституциональная, фагоцитарная и иммунная (лимфоидная). Ее общая схема представляется следующим образом:
Если условия макроорганизма-хозяина по каким-то причинам являются неподходящими или не обеспечивают полноценной жизнедеятельности патогенного микроба, инфекция не состоится или не развивается в полной мере. В таких случаях принято говорить о естественной резистентности, обусловленной неиммунологическими факторами и механизмами генетической природы, или «конституциональном иммунитете». Наиболее выраженная в этом отношении врожденная, наследственная устойчивость, присущая видам животных, называется поэтому видовой невосприимчивостью к инфекционным болезням. Различная степень резистентности или чувствительности видов, пород, линий животных, отдельных особей условно являются промежуточной формой на пути к другому полюсу – естественной восприимчивости как таковой, когда организмы-хозяева определенного вида и их популяции служат уникальной экологической нишей для популяций патогенного микроба и совместно с ним претерпевают эволюционные превратности на видовом уровне.
Естественная восприимчивость – важнейший и чрезвычайно специфический элемент в существовании каждой конкретной инфекции – предусматривает весь комплекс явлений, сопровождающих инфекционный процесс, и прежде всего иммунологическую реактивность макроорганизма с формированием приобретенного иммунитета. Это понятие включает только те реакции, которые развиваются в ответ на антигенный стимул и являются антигенспецифичными. Прочие факторы сопротивляемости организма, в том числе к инфекциям, хотя и потенциально индуцибельные (естественные киллеры, медиаторы, фагоцитоз, комплемент), относятся к категориям неспецифической защиты (таблица 1.3). Основу противоинфекционного иммунитета, как и всех иммунологических явлений, составляет иммунологическая реактивность организма и реакции, его обеспечивающие. Словосочетания «специфический иммунитет», «специфические иммунные реакции», «неспецифические иммунные реакции» потеряли смысл. Понятие иммунологической реактивности (синоним иммунного ответа) означает именно специфические реакции на антиген и не требует добавления этого слова (Р.В.Петров, 1982).
Таблица 1.3.
Иммунологическая реактивность и неспецифическая защита организма.
| Иммунные реакции | Факторы неспецифической защиты |
| Клональная активация лимфоцитов | Система комплемента |
| Синтез антител | Пропердин |
| Гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ) | Естественные киллеры; O-, K-, L-лимфоциты |
| Анафилаксия | Мононуклеарные фагоциты |
| Иммунологическая память | Полиморфноядерные лейкоциты |
| Иммунологическая толерантность | Интерферон |
| Образование антиидиотипических антител | Медиаторы (лимфокины и монокины) |
| | Лизоцим |
| | Защитные факторы слизистых и кожи |
Иммунный ответ на инфекционный процесс или вакцинацию живыми и инактивированными препаратами завершается становлением активного иммунитета, индуцированного соответственно естественным или искусственным путем. Сыворотки, лимфоциты или иные иммунологические факторы от активно иммунизированных животных, инокулированные интактным животным, искусственно сообщают последним пассивный (адаптивный) иммунитет. Наряду с этим антитела и сенсибилизированные лимфоциты, естественным путем поступающие в организм новорожденных при потреблении молозива в первые часы жизни, также пассивно иммунизируют последних, и такого рода иммунитет носит название колострального (у птиц трансовариального).
Традиционное деление противоинфекционного иммунитета в зависимости от индукции или передачи на активный и пассивный, сообщенный естественным или искусственным путем, довольно условно; иммунологическая (антигенспецифическая) сущность аналогична и в обоих случаях правильнее говорить об иммунизации. Тем не менее активный и пассивный иммунитет по своим характеристикам различаются, что обусловливает их различное практическое назначение. Длительность, напряженность активного индуцированного иммунитета значительно более выражены, он полноценен в отношении спектра иммунологических реакций и охватывает все факторы и механизмы, динамика его развития характеризуется типичной S-образной кривой с периодами индукции (лаг-фазой), логарифмического роста, стационарного состояния и затухания. При пассивной передаче возможности иммунитета ограничиваются типом передаваемых субстанций (сывороточные и молозивные антитела, сенсибилизированные лимфоциты, фактор переноса), их количеством, сроком действия без лаг-фазы, обусловленным только динамикой их распада (катаболизма) или отмирания (рисунок 1.1).
Относительная условность толкования понятия «иммунитет» проявляется при его делении на клеточный, гуморальный и секреторный на основе общности эффекторной природы, группирования отдельных факторов и механизмов. Клеточный иммунитет (cell mediated immunity) охватывает иммунологические механизмы и реакции, опосредованные лимфоцитами и их медиаторами (лимфокинами). К факторам гуморального иммунитета относят циркулирующие в крови антитела и реакции с их участием. Секреторный иммунитет обеспечивают антитела особого класса (Ig* A), вырабатываемые плазматическими клетками слизистых оболочек и секретируемые (правильнее экскретируемые) на их поверхность, в связи с чем иммунитет этого типа называют «иммунитетом слизистых оболочек» (mucosal immunity). Такое деление безусловно некорректно по отношению к современному научному определению сущности иммунитета по Ф.Бернету. Однако эти понятия укоренились в иммунологическом «обиходе» и без особого смыслового ущерба широко используются для обозначения соответствующих эффекторных систем и механизмов иммунитета.
Рис. 1.1. Уровень и динамика угасания колострального иммунитета у поросят в связи с влиянием на эффективность вакцинации (пороговая модель Rouze,1976):ПВ – верхний предельный уровень пассивного иммунитета;
ВВ – минимальный предельный возраст поросят для иммунизации;
ПЗ – оптимальный уровень пассивного иммунитета;
ВЗ – возраст для наиболее эффективной иммунизации.
Литература.
Здродовский П.Ф. Проблемы инфекции, иммунитета и аллергии. –М., «Медицина». – 1968.
Зильбер Л.А. Основы иммунитета. –М., «Медицина», 1968.
Купер Э. Сравнительная иммунология. –М., «Мир», 1980.
Петров Р.В., Иммунология. –М., «Медицина», 1982.
Лекция 2.Антиген, антитело,
иммунная система.
Антиген и антитело – традиционно узловые понятия в иммунологии. С ними непосредственно связаны определения таких важнейших категорий, как антигенность, иммуногенность, протективность, а также иммунная система организма и ее эффекторные функции.
В самом широком смысле слова антигены – это все субстанции, несущие признаки генетической чужеродности и распознаваемые иммунной системой организма как «несвое» с соответствующими реакциями. Таким образом, первое условие – это чужеродность антигена по отношению к конкретному реципиенту, т.к. к «своим», генетически собственным антигенам организм в основном толерантен.
В строго научном значении термином «антиген» обозначается химически и иммунологически определенное вещество, на введение которого в ответ в организме развиваются уникальные антигенспецифические реакции (см. лекцию 1). Иммунологическая уникальность, «индивидуальность» макромолекулы антигена (например, определенного полипептида или белка) зафиксирована в небольшом, обязательно экспонированном на ее поверхности участке, представляющем собой химическую группу (структуру) обычно в 10-20 аминокислотных остатков неповторимой комбинации и называемом эпитопом или антигенной детерминантой (рисунок 2.1).
Рис. 2.1. Антигены и антигенные детерминанты.
А – классическая пространственная модель молекулы полипептида (лизоцима) с областью аминокислотных остатков 60-83 (в круге), являющейся антигенной детерминантой (Sela, 1974).
Б – расположение и роль эпитопов гликопротеинового антигена тогавирусов (Heinz et al., 1986).
Например, основной ответственный за индукцию нейтрализующих антител эпитоп иммуногенного полипептида VP1 вируса ящура, состоящего в целом из 213 аминокислот с общей массой 26000, насчитывает от 6 до 20 аминокислотных остатков и располагается в районе 141-160 его аминокислотной последовательности. Эпитопы являются индукторами и узнаваемыми, реактивными по отношению к факторам иммунитета участками довольно крупных молекул антигенов по аналогии с каталитическими центрами ферментов, специфическими участками рецепторов и т.п. субстанций, активность которых основана на конформационном соответствии (комплементарности) реагирующих элементов. Эпитопы – материальная основа специфичности антигена, т.е. тех его особенностей, которыми он отличается от других антигенов, его антигенной индивидуальности.
В обиходной трактовке понятия «антиген» существует укоренившаяся смысловая двойственность. Помимо строго научного значения, термин «антиген» столь же широко применяется для обозначения биопрепаратов или иных сложных субстанций при их рассмотрении как компонентов серологических реакций или при иммунизации. Примером могут служить такие словосочетания, как диагностические антигены, бараньи эритроциты в качестве антигенов, антигенность вакцины, «преципитирующие», «комплементсвязывающие», «флюоресцирующие» антигены. В этих случаях использование понятия, несомненно, должно подразумевать не иммунологически определенный антиген, а лишь антиген-содержащий, сложный в этом отношении препарат.
Антигенность и иммуногенность – весьма близкие по смыслу понятия. Ими не определяется антиген как таковой согласно приведенной выше трактовке (антиген есть антиген!). Эти понятия количественно и качественно характеризуют свойства конкретных антигенов, меру их способности специфически реагировать с факторами иммунитета и активности в этих реакциях. Поэтому с чисто терминологической целью удобно, используя рекомендацию Sela (1973), определять антигенность как серологическую активность антигенов in vitro, а подиммуногенностью подразумевать их способность индуцировать иммунологические реакции in vivo. Естественно, что антигенностью так или иначе будут обладать все антигены, а иммуногенностью – в зависимости от реактивности организма. Антигенность можно измерять и оценивать титрами антигенов в серологических реакциях, иммуногенность – по количественному уровню иммунного ответа.
Протективность антигенов отражает их принадлежность к противоинфекционному иммунитету; это способность индуцировать не вообще иммунологические реакции, а только те, которые обеспечивают защиту от вредных для организма субстанций, главным образом патогенных микробов. Протективные свойства антигенов означают их защитный потенциал, характеризующий способность индуцировать иммунитет к патогенам, и имеют важнейшее практическое значение во всех аспектах, рассматриваемых с позиций специфической профилактики инфекционных болезней. Хотя в принципе такой способностью в разной степени могут обладать различные структурные элементы, в истинном значении протективный антиген – это строго определенный компонент возбудителя, ответственный за его иммуно- или серотиповую (вариантную) принадлежность и индуцирующий иммунологические реакции, которые обеспечивают защиту организма от инфекции. Типичными представителями протективных антигенов являются поверхностные антигены вирусов (например, гемагглютинин вируса гриппа, VP1 вируса ящура), изолированные и охарактеризованные как структурные компоненты этих возбудителей (таблица 2.1). Принципиальная схема антигенного строения бактерий и вирусов представлена на рисунке 2.2.
Таблица 2.1
Протективные антигены бактерий и вирусов.
| Возбудители | Протективные антигены | |
| Природа | Молекулярная масса ( 103) | |
| Бруцеллы | белково-полисахаридный комплекс | н.д. |
| Стафилококки | ––»–– | ––»–– |
| Стрептококки | белок | 100 |
| B. anthracis | ––»–– | 70 |
| E.coli | гликопротеин (пилин) | 14-22 |
| Вирусы: | | |
| гликопротеин | 80 |
| ––»–– | 70 |
| ––»–– | 195 |
| ––»–– | 65 |
| ––»–– | 98 |
| полипептид | 26 |
н.д. - нет данных
В противоинфекционной защите соотношение охарактеризованных выше трех понятий складывается следующим образом:
антигенность это изначальная специфичность, своеобразие антигена как вещества;
иммуногенность – это уже специализированное понятие, определяемое антигенностью + иммунологической реактивностью организма, т. к. не всякий антиген a priori способен индуцировать иммунологические реакции (см. толерогенность);
Р
ис. 2.2. Принципиальная схема антигенного строения
бактерий (А) и вирусов (Б).
протективность еще более специализированное понятие, определяемое антигенностью + иммунологической реактивностью + иммунологической защитой, т.к. не всякие иммунологические реакции безусловно сопровождаются протективными последствиями.
К понятиям, характеризующим свойства антигенов, относятся также аллергенность и толерогенность. Аллергенностью обозначается способность антигена (в данном случае аллергена) вызывать в особых случаях измененные иммунологические реакции, главным образом, в сторону повышенной реактивности (гиперчувствительности). Существуют три типа немедленной гиперчувствительности, обусловленной реакцией антител с антигенами (развиваются в течение нескольких часов, например, анафилаксия и феномен Артюса), и гиперчувствительность замедленного, или четвертого типа как реакция клеточного иммунитета (ГЗТ). Толерогенность любого антигена (в данном смысле толерогена) – свойство, противоположное иммуногенности, выражающееся в индукции антигенспецифического состояния переносимости, неспособности к иммунному ответу. В зависимости от условий один и тот же антиген может быть либо иммуногенным, либо толерогенным. Механизмы, лежащие в основе толерантности, сводятся к двум типам – врожденный или приобретенный дефицит или паралич специфического клона лимфоцитов либо высокий уровень его специфической супрессии. Если способность вызывать аллергические реакции обусловливается «повышенной» иммуногенностью антигена вплоть до патологических последствий, то толерогенность – альтернатива иммуногенности (ареактивность).
Антитела – это белки, синтезируемые в ответ на введение антигена и способные вступать с ним в специфические реакции. Антитела как особый вид белковых молекул имеют общую иммуноглобулиновую природу и функциональное назначение. Иммуноглобулиновые молекулы (синоним антител) в структурном отношении представляют комплексы из четырех полипептидных цепей, двух тяжелых и двух легких (за исключением Ig M), и имеют два основных компонента – фрагменты антигенсвязывающий (Fab-fragment antigen binding) и кристаллический (Fc-fragment cristalline) (рисунок 2.3).
Р
ис. 2.3. Принципиальная схема строения (А) и пространственная структурная модель (Б) молекулы иммуноглобулина VH, CH1, CH2, CH3 – вариабельная и константные участки тяжелой цепи, VL и CL – то же для легкой цепи. На схеме показаны дисульфидные связи и точки гидролиза протеолитическими ферментами (Глинн, Стюард, 1983).
Разнообразие антител обеспечивается молекулярным набором и типами структурных элементов, происхождением, специфичностью, в связи с чем существует их деление на изотипы, аллотипы и идиотипы. В общих чертах изотипическая принадлежность базируется на особенностях структуры антител, их аллотипическая характеристика отражает генетические особенности организма, в котором они образуются, идиотипическое разнообразие определяется антигенной специфичностью.
Важнейшими изотипами, или, как чаще говорят, классами антител являются: Ig G – наиболее распространенные сывороточные антитела, составляющие 80% общего количества последних, типичные представители иммуноглобулинов как типа белков; Ig M – первые из вырабатываемых в первичном иммунном ответе антитела, пятивалентные «макроглобулины», чувствительные к сульфгидрильным реагентам; Ig A – секреторные антитела, характеризующиеся наличием в структуре добавочного секреторного компонента, который выполняет роль поверхностного рецептора для клеток секреторного эпителия.
Дифференциация антител на аллотипы подразумевает различия, связанные с индивидуальностью различных особей, организмов одного вида, от которых получены антигены. Практически это означает разнообразие антител, полученных от разных особей одного вида, хотя количество аллотипических маркеров ограничено.
Идиотип антител – их соответствие специфичности антигенов. Идиотипическая структура Fab-фрагмента иммуноглобулиновой молекулы, называемая антигенсвязывающим центром, комплементарна эпитопу антигена. Практически безграничное идиотипическое разнообразие антител, как отражение аналогичного разнообразия существующих, реальных антигенных детерминант, обеспечивается различиями в аминокислотной последовательности этой структуры независимо от изоили аллотипической принадлежности. В реакциях антиген-антитело взаимодействующими элементами являются именно эпитопы и идиотипические структуры.
Иммунная система – совокупность всех лимфоидных органов и скоплений лимфоидных клеток организма (Р.В.Петров, 1982). Эта исключительно важная категория подразумевает наличие анатомически и функционально определенной системы органов по аналогии с системами дыхания, пищеварения и другими системами организма, обеспечивающими его жизнедеятельность. Как для прочих систем, единство органов иммунной (или иммунокомпетентной) системы организма основано на общности их фило- и онтогенетического происхождения и физиологического назначения. Иммунная система осуществляет присущие ей строго определенные функции на уровне организма, в общих чертах разделяемые на три группы:
восприятие антигена как индуктора с развитием иммунологических реакций на «несвое»;
иммунологическая память;
разрушение антигенных субстанций.
Для реализации функций последней группы предназначены эффекторы иммунитета – факторы и механизмы, участвующие в уничтожении «несвоего» в самом широком смысле понятия. Это, прежде всего, строго определенная часть стереотипных функциональных элементов «настороженной» иммунной системы, участвующая в последней стадии надзора за поддержанием внутреннего идиотипического постоянства организма и «приводящая в исполнение приговор» первых двух групп функции, определяющих «свое» или «несвое». В общем контексте с понятием эффекторы иммунитета для их характеристики используются такие словосочетания, как эффекторные функции иммунитета, эффекторные участки молекул (например, иммуноглобулинов).
Литература.
Ляшенко В.А., Воробьев А.А. Молекулярные основы иммуногенности антигенов. М., «Медицина», 1982.
Фримель Х., Брок Й. Основы иммунологии. М., «Мир», 1986.
Макаров Владимир Васильевич
Иммунология
Лекционный курс
Подписано в печать ______ Тираж ____ экз.
Усл. печ. л. 1,5. Формат 60841/16. Заказ _____.
Ротапринт Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии
432601, г. Ульяновск, бульвар Новый Венец, 1.
* – открытия и авторы, удостоенные Нобелевских премий
* Ig – обозначение иммуноглобулина