Занятие 3. Антигены, антитела
Приложение 1
Занятие 3. Антигены, антитела
1. Определение понятия антиген, основные свойства антигенов.
2. Виды антигенов.
3. Аллергены, их классификация, пути поступления в организм.
4. Общая характеристика и строение молекулы антитела.
5. Свойства и функции антител.
6. Характеристика основных классов антител.
Антигены – вещества, несущие признаки генетически чужеродной информации, способные вызывать иммунный ответ, направленный на их удаление.
Эпитоп или антигенная детерминанта –участок молекулы антигена, распознаваемый ИС, специфически связывающийся с антигенраспознающими рецепторами клеток ИС и антителами.
Рис. Антигенные детерминанты (эпитопы)
Антигенами чаще всего являются белки другого организма. Минимальный размер пептидной молекулы, способной быть антигеном – 8-10 аминокислотных остатков (от 10 кДа). В качестве антигенов могут также выступать соединения белков с остатками жирных кислот (липопротеины), сахарами (гликопротеины). Антигены могут быть сложными, состоящими из компонентов белковой и небелковой природы, например вирусные частицы или бактериальные клетки. При определенных условиях свойствами антигенов могут обладать полисахариды, фосфолипиды и некоторые другие молекулы.
Антигены обладают следующими свойствами:
ü чужеродность
ü специфичность
ü антигенность
ü иммуногенность
Чужеродность –свойство антигена по отношению к организму, в который антиген попадает. По чужеродности выделяют следующие антигены:
ü ксеногенные (гетерологичные) антигены – антигены других биологических видов. Обладают наибольшей чужеродностью.
ü аллогенные(гомологичные) – характерные для разных особей одного биологического вида. Внутри вида могут встречаться особи как схожие, так и очень разные по генетическому составу. Чужеродность может быть различной.
ü изоантигенные(сингенные) – характерные для особей с одинаковым генетическим кодом (однояйцевые близнацы). Изоантигены, как правило не вызывают ИО, поскольку воспринимаются иммунной системой, как антигены собственного организма.
ü аутоантигены (аутологичные) – антигены собственного организма. В норме не воспринимаются иммунной системой. Вызывают ИО при аутоиммунных заболеваниях.
Специфичность –структурные особенности антигена, определяющие его уникальность. Специфичность заключена в структуре молекулы антигена (последовательность аминокислотных остатков, третичная структура белка). Эти особенности распознаются иммунной системой и формируется иммунный ответ.
Антигенная детерминанта (эпитоп) –участок молекулы антигена, определяющий его специфичность, связывающийся с антигенраспознающими рецепторами Т-лимфоцитов (TCR) и В-лимфоцитов (ВCR) и антителами. Большинство молекул антигенов имеют несколько антигенных детерминант.
Антигенность –способность антигена вызывать иммунный ответ в данном организме. Различные антигены вызывают разные по силе и направленности иммунный ответ. В первую очередь антигенность зависит от количества и разнообразия антигенных детерминант.
Иммуногенность –способность антигена формировать иммунитет (невосприимчивость) или иммунологическую память.Для патогенных микроорганизмов иммуногенность определяет невосприимчивость к данной инфекции после перенесенного заболевания или вакцинации. Иммуногенность можно усилить за счет присоединения к антигену иммуностимулирующих компонентов. Вещества, неспецифически повышающие иммуногенность антигена, незываются адъювантами.
Виды антигенов
По физико-химическим свойствам антигены можно разделить на растворимые и корпускулярные.
Корпускулярныеявляются сложными структурами, несущими множество антигенных детерминант. К таким антигенам можно отнести частицы вирусов, бактериальных клеток, пыльцу растений. К растворимым антигенам относят бактериальные токсины, зоотоксины, способные растворяться в биологических жидкостях.
Рис. Антигенные детерминанты бактериальной клетки
Толерагены –способны вызвать развитие иммунной толерантности (анергии, неотвечаемости). Как правило, это антигены с низкой молекулярной массой. Их не захватывают антигенпрезентирующие клетки, вследствие чего процесс презентации не происходит и иммунный ответ не развивается.
Гаптены –низкомолекулярные химические вещества, которые вызывают иммунный ответ только после соединения с более крупным носителем. В качестве носителя могут выступать собственные белки и клетки организма. В результате этого иммунный ответ против гаптенов может повреждать и собственные структуры. К наиболее распространенным гаптенам относятся: нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), лекарственные вещества, неорганические молекулы (бром, никель) и т.д.
В зависимости от способности вовлекать в иммунный ответ Т-лимфоциты антигены делятся на тимусзависимые и тимуснезависимые.
Тимусзависимые –антигены, иммунный ответ на которые развивается с обязательным участием Т-хелперов. Большинство природных антигенов являются тимусзависимыми. Иммунный ответ осуществляется в результате взаимодействия Т- и В-лимфоцитов.
Тимуснезависимые антигены –способны запускать иммунный ответ за счет активации В-лимфоцитов без участия Т-хелперов. Примером являются липополисахариды клеточной стенки грамотрицательных бактерий, декстран, флагеллин бактерий. Они вызывают перекрестное «сшивание» антигенраспознающих рецепторов В-лимфоцитов и активацию этих клеток.
Важным видом антигенов являются суперантигены.
Суперантигены –способны неспецифически взаимодействовать с множеством антигенраспознающих рецепторов лимфоцитов и вызывать поликлональную активацию этих клеток. В результате усиленной пролиферации множества клонов и резкого повышения продукции цитокинов может развиться тяжелая системная реакция с признаками шока и полиорганной недостаточности. Кроме того, избыточная активация лимфоцитов ведет к их апоптозу и развитию иммунодефицита. Свойствами суперантигенов обладают некоторые бактериальные продукты (стафилококковый энтеротоксин, стрептококковый экзотоксин и т.д.).
В последние годы описаны новые антигенные структуры общие для многих классов микроорганизмов – патоген-ассоциированные молекулярные паттерны – PAMP.Примерами PAMPмогут служить бактериальные липополисахариды, пептидогликан, молекулы РНК, ДНК, флагеллин. В результате распознавания PAMPпроисходит активация клеток врожденного иммунитета.
Известны эндогенные сигналы биологической опасности – DAMP или алармины.К ним относят белки теплового шока, соли мочевой кислоты, бактерицидные белки дефенсины. В условиях стресса алармины взаимодействуют с рецепторами на клетках врожденного иммунитета и активируют их.
Аллергены –антигены, вызывающие выработку IgE, опосредующего развитие аллергических реакций. Обычно аллергены не несут угрозы человеку и являются безвредными белками. Однако у некоторых людей они вызывают развитие аллергических реакций, в некоторых случаях даже угрожающих жизни.
Наиболее распространенной классификацией аллергенов в нашей стране является выделение следующих групп:
ü неинфекционные – бытовые (аэроаллергены жилищ), эпидермальные, пищевые, инсектные, лекарственные.
ü инфекционные – грибковые и бактериальные аллергены.
Бытовые аллергены
Домашняя пыль имеет сложный состав, в который входят клещи домашней пыли и продукты их жизнедеятельности, растительные и неорганические частицы, споры плесневых грибов, бактерии, шерсть и выделения домашних животных и грызунов (мышей, крыс), аллергены тараканов, а также формальдегид и летучие органические соединения (из линолеума, синтетических напольных покрытий, фурнитуры, мебели и т.д.).
Основное значение имеют пироглифидные клещи (Dermatophagoides pteronyssimus и Dermatophagoides farina). Это мельчайшие членистоногие размером около 0,3 мм, которые питаются чешуйками слущенного эпидермиса человека и животных. Наилучшими условиями для жизнедеятельности и размножения клещей является высокая влажность > 60% при t 22-27°, поэтому к излюбленным местам обитания клещей относится постель (подушки, одеяла, матрасы), мягкая мебель, ковры. Чрезвычайно аллергенными являются тараканы. Хорошо известна роль корма для аквариумных рыбок (причиной является аллергия к дафнии – основной составляющей этого корма).
Эпидермальные аллергены
Аллергены различных животных и птиц: кошек, собак, хомячков, лошадей, перо птиц. Аллергенами бывает не столько шерсть, сколько белки эпидермиса, слюны, продукты потовых и сальных желез, моча, семенная жидкость, фекалии животных.
Наиболее частыми виновниками эпидермальной аллергии являются аллергены кошки, в меньшей степени – собаки. Эпидермальные аллергены можно обнаружить не только в воздухе помещений, где обитают эти животные, но и в составе домашней пыли, коврах, мебели. При удалении животного высокая концентрация аллергена в помещении сохраняется в течение 6 мес. и более. Мыши, крысы, морские свинки могут стать причиной аллергии у тех, кто с ними контактирует.
Пыльцевые аллергены
Наиболее частой причиной поллиноза является легкая пыльца ветроопыляемых растений. Концентрация пыльцевых аллергенов выше в сухие жаркие дни и уменьшается после дождя. Пыльцевые зерна – живые мужские гаметофиты высших растений, содержат внутреннюю целлюлозную мембрану (интина) и двухслойную наружную – (экзина). Диаметр пыльцевых зерен амброзии – 20 мкм, пыльцы деревьев – 20-60 мкм, пыльцы злаковых трав – 30-40 мкм. Растения способны вырабатывать огромное количество пыльцы. Один кустик амброзии выделяет в сутки до 1 млн зерен пыльцы. Пик продукции пыльцы амброзии приходится на ранние утренние часы.
Деревья (береза, ольха, лещина, дуб, ольха)
Злаковые травы (ежа, тимофеевка, овсяница, мятлик, райграс)
Сорные травы(амброзия, полынь, лебеда, чертополох)
Пищевые аллергены
Продукты животного и растительного происхождения (молоко, яйцо, курица, арахис, орехи, соя, морепродукты, рыба, пшеница).
Споры плесневых грибов
В воздухе жилых и производственных помещений, подвалов, а также в атмосферном воздухе определяется более 100 видов плесневых грибов. Высокая концентрация плесневых грибов выявляется в подвалах, ванных комнатах, библиотеках, плохо проветриваемых жилых помещениях. Большинство грибов размножаются круглогодично, хотя концентрация некоторых из них увеличивается в осенние месяцы. К наиболее распространенным грибковым аллергенам относятся грибы семейств Alternaria, Cladosporium, Aspergilus, Penicillium.
Условно они делятся на внедомашние и внутридомашние.
Внедомашние
§ Альтернария(Основной аллерген Alt а 1. Всего 32 АГ, 19 обладают аллергенными свойствами).
§ Кладоспориум(Основные аллергены Cla h1 и Cla h2. Всего 60 АГ, 2 основных, 10 промежуточных, 25 – малых).
Альтеранария и кладоспориум активно размножаются на гниющих частях растений и в почве при относительно высоком (22-25%) содержании влаги. Содержание спор в воздухе имеет сезонный характер (с ранней весны до поздней осени).
Внутридомашние
§ Аспергиллус (А. Fumigatus) (Основной аллерген Asp f 1. Всего 44 АГ, 18 обладают аллергенными свойствами).
§ Пенициллум(зеленая плесень).
Вызывают гниение хранящегося зерна, фруктов и овощей. Обнаруживаются в подвалах, влажных, плохо проветриваемых местах.
Инсектные аллергены
Аллергены насекомых, которые могут поступить в организм ингаляционно или при ужалении, укусе. При ужалении насекомыми наиболее часто инсектная аллергия развивается на яд пчел, ос, шмелей, шершней. Реже наблюдаются аллергические реакции на укусы кровососущих насекомых – комаров, мошек.
Жалящие насекомые (яд)
§ Медоносная пчела
§ Шмель
§ Шершни
§ Осы
§ Муравьи
Нежалящие насекомые
§ Комары (секрет слюнных желез)
§ Тараканы (тело и хитиновый покров)
§ Мотыли
§ Моль
§ Блохи, москиты (слюна)
Лекарственные аллергены
Аллергенные свойства лекарственных препаратов существенно зависят от их структуры и молекулярной массы. Высокомолекулярные соединения (сыворотки, стрептокиназа, инсулин) способны индуцировать иммунный ответ. Низкомолекулярные соединения (гаптены) вызывают аллергические реакции после связывания с белками сыворотки (альбумины, глобулины), тканевыми белками (проколлагены, гистоны) или клетками.
Гаптены
§ НПВС, ацетилсалициловая кислота
§ β-лактамные антибиотики
§ Сульфаниламиды
§ Противотуберкулезные препараты (изониазид, рифампицин)
§ Наркозные средства (миорелаксанты, тиопентал)
§ Аллопуринол
§ Психотропные средства
§ Иодсодержащие рентгеноконтрастные средства
§ Антигипертензивные (ингибиторы АПФ, метилдопа)
§ Местные анестетики
Антитела
Антитела –гликопротеиновые молекулы, относящиеся к семейству иммуноглобулинов, способные специфически связываться с антигенами. Антитела – специфические иммуноглобулины, способные избирательно реагировать с определенными антигенами. Антитела являются основными участниками адаптивного гуморального иммунного ответа.
Молекула иммуноглобулина построена из 4 цепей: двух идентичных легких (L) и двух идентичных тяжелых (Н). Легкие цепи бывают 2 типов – каппа и лямбда. Тяжелые цепи делятся на 5 классов: a, m, g, d, e (изотипы). В соответствии со строением тяжелых цепей существует и 5 классов иммуноглобулинов: IgA, IgM, IgG, IgD, IgE.
Молекула иммуноглобулина расщепляется на два Fab-фрагмента (ftagment antigen binding) и один Fc-фрагмент. С помощью Fab-фрагментов молекула иммуноглобулина связывает антигены, с помощью Fc-фрагмента фиксирует комплемент, взаимодействует с нейтрофилами, макрофагами, Т-лимфоцитами.
Рис. Строение молекулы антитела
Вариабельные участки Fab-фрагмента отличаются исключительным разнообразием, формируя огромное множество иммуноглобулинов, комплементарных различным иммуноглобулинам (идиотипы).
Свойства и функции антител (рис. )
Функции антител имеют два направления. Во-первых, это специфическое связывание антигена за счет Fab-фрагмента. Во-вторых, это функции, реализуемые за счет константной части молекулы – Fc-фрагмента.
Рис. Функции антител
4.Антителозависимая клеточная цитотоксичность (рис. )
NK-клетки с помощью Fcγ-рецептора атакует клетку-мишень, покрытую IgG, эозинофил, имеющий рецепторы Fcε атакует гельминт, покрытый IgE, нейтрофил и макрофаг атакуют микроб, покрытый IgG.
и другие клетки имеют на своей поверхности Fcγ-рецепторы. Через эти рецепторы NK-клетки связывают Fc-фрагменты IgG, прикрепленные к поверхности инфицированных или опухолевых клеток и запускают перфорин-гранзимовый механизм цитотоксичности, уничтожая клетку-мишень.
5.Связывание комплекса антигена (аллергена) и IgE-антител тучными клетками и базофилами приводит к дегрануляции тучных клеток и высвобождению медиатров воспаления (гистамин, лейкотриены, простагландины).Это приводит к развитию сосудистых реакций: расширению сосудов, повышению их проницаемости, возникновению отека, задержке антигена в очаге и замедлению его распространения.
Таким образом, с помощью Fc-фрагмента антитела вовлекают клетки врожденного иммунитета (макрофаги, нейтрофилы, NK-клетки, эозинофилы и тучные клетки) в деструкцию антигена и его удаление из организма.
Рис. Антителозависимая клеточная цитотоксичность
Основные понятия и термины
Паратоп –участок молекулы антитела, коплементарный определенному участку молекулы антигена (эпитоп) и способный с ним специфически связываться.
Афинность (afynity – сродство) – прочность взаимодействия антигена и антитела. Определяется силой связи между эпитопом и паратопом.
Авидность(avidity – жадность) – отражает общую способность антитела связывать антигены с учетом всех антигенсвязывающих участков. Чем больше антитело связывает эпитопов, тем выше его авидность.
Изотипы –детерминанты, локализующиеся в константных областях иммуноглобулинов и определяющие тип тяжелой цепи. В зависимости от изотипа выделяют классы и подклассы иммуноглобулинов.
Рис. Изотипы иммуноглобулинов
Аллотипы –индивидуальные аллельные варианты иммуноглобулинов в пределах одного изотипа. Обусловлены внутривидовой вариабельностью константных участков.
Рис. Аллотипы иммуноглобулинов
Идиотипы –детерминанты, локализующиеся в вариабельных участках, определяющие специфичность молекулы иммуноглобулина. В зависимости от идиотипа иммуноглобулины отличаются по специфичности к антигену.
Рис. Идиотипы иммуноглобулинов
Иммуноглобулин М (IgM)
Составляет 10% от общего числа иммуноглобулинов. Появляется первым в ответ на чужеродный антиген. IgM – крупномолекулярный комплекс, состоит из 5 мономеров. Имеет 10 антигенсвязывающих (Fab) центров и может связывать до 10 антигенов.
Рис. Строение иммуноглобулина М
Функции IgM
n Вследствие большого числа антигенсвязывающих центров обладает высокой авидностью, эффективно связывают (агглютинируют) бактерии и предотвращают их размножение.
n Активируют комплемент по классическому пути, следствием чего является лизис микробной клетки.
n Нейтрализуют эндотоксины грамотрицательных бактерий.
n Осуществляют основную защиту при бактериемии.
Иммуноглобулин М образуется при первом контакте с антигеном. IgM превосходят другие антитела по способности агглютинировать антигены и вызывать комплементзависимый лизис. Другие функции у IgM практически не выражены.
Вследствие большой молекулярной массы, иммуноглобулины М почти не способны проникать в тканевые жидкости и работают на уровне сосудистого русла.
Иммуноглобулины М, образовавшиеся в ответ на антиген, сохраняются недолго, период полураспада 5-10 дней. Длительно циркулируют при бактериемии и инфекциях, вызываемых грамотрицательными бактериями.
Иммуноглобулины М не проникают через плаценту.
Иммуноглобулин G
Иммуноглобулин G cоставляет 75% от общего числа иммуноглобулинов. Является основным элементом гуморального иммунитета, имеет небольшой размер, свободно проникает в ткани.
Иммуноглобулины G образуются против большинства существующих антигенов и обеспечивают долговременную защиту организма от инфекций.
IgG - мономер, имеет 2 антигенсвязывающих центра.
Рис. Строение иммуноглобулина G и субклассов IgG
Функции IgG
n Нейтрализуют бактериальные токсины.
n Нейтрализуют вирусы.
n Активируют комплемент по классическому пути, вызывают комплементзависимый лизис.
n Обладают свойствами опсонинов (усиливают фагоцитоз)
n Обладают хемотаксическими свойствами (привлекают фагоциты в очаг воспаления).
n Активируют все реакции антителозависимой цитотоксичности (АЗКЦ).
В настоящее время выделяют 4 подкласса иммуноглобулинов: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4.
IgG1 – вырабатывается против белков оболочки вирусов и капсулы бактерий. Осуществляют комплементзависимый лизис, активируют АЗКЦ NK-клетками, нейтрофилами, макрофагами.
IgG2 – отвечает за иммунный ответ на полисахаридные антигены пневмококков, стрептококков группы А и Haemophilus influenzae.
IgG3 –связывает все белковые антигены. Активирует комплементзависимый лизис иммунных комплексов, АЗКЦ.
Ig G4 – формируется при хронической антигенной стимуляции. Вместе с IgE формирует ответ на аллергены.
IgG хорошо проникает в ткани, где и осуществляет свои функции.
IgG (особенно Ig G1) являются единственными иммуноглобулинами, проникающими через плаценту, поэтому они чрезвычайно важны для защиты плода от инфекции.
Иммуноглобулин А
Составляет 10-15% всех иммуноглобулинов сыворотки.
Является доминирующим иммуноглобулином секреторных жидкостей (слюна, слезная жидкость, выделения из носа, пот, молозиво, бронхиальный секрет, секрет мочеполовых путей и ЖКТ). Секреторный IgA (SIgA) осуществляет основную защиту слизистых оболочек от микроорганизмов.
Устойчивость SIgA к действию протеолитических компонентов обусловлена наличием секреторного компонента. Сывороточный IgA – мономер (2 антигенсвязывающих центра). Секреторный IgA – димер или тетрамер (4 или 8 антигенсвязывающих центра).
Функции IgA в сыворотке уточняются. Возможно, они обладают антивирусной активностью по отношению к некоторым вирусам.
Рис. Строение секреторного иммуноглобулина А
Функции SIgA
n Блокирует адгезию вирусных и бактериальных частиц к поверхности слизистых.
n Агглютинирует бактерии, предотвращает их размножение.
n Нейтрализует бактериальные токсины.
n Нейтрализует некоторые вирусы.
n Опсонизирует бактерии, усиливает фагоцитоз.
n Усиливает антителозависимую цитотоксичность.
n Связывает аллергены
В настоящее время выделяют IgA1 и IgA2. IgA1 преобладает в сыворотке, IgA2 - в секретах. IgA не пересекает барьер плаценты и его уровень у новорожденных очень низок.
Иммуноглобулин Е
В норме имеет чрезвычайно низкую концентрацию в сыворотке. IgЕ - мономер (2 антигенсвязывающих центра). 50% IgЕ - находится в сыворотке, 50% - в секретах слизистых.
Рис. Строение иммуноглобулина E
IgЕ играет роль пускового механизма в развитии аллергии немедленного типа. Взаимодействуя с аллергеном, IgЕ формируют комплекс аллерген + IgЕ. Этот комплекс фиксируется на тучных клетках и базофилах, вызывает их дегрануляцию и выброс медиаторов аллергических реакций, которые и обуславливают клинические проявления аллергии.
Физиологические функции IgЕ
n Защита слизистых оболочек от микроорганизмов. Инфекционные агенты, могут стимулировать синтез небольших количеств IgЕ. Образующиеся комплексы АГ-IgE вызывают дегрануляцию тучных клеток и выброс вазоактивных пептидов и хемоаттрактантов. Это вызывает приток к поверхности слизистых нейтрофилов, эозинофилов, комплемента, IgG и усиление протвомикробной защиты.
n Противогельминтная защита
IgЕ являются основными антителами, появляющимися в ответ на антигены гельминтов. Под действием вазоактивных пептидов в очаге воспаления накапливаются эозинофилы и вызывают лизис гельминтов, покрытых IgЕ.
Иммуноглобулин D
Составляет менее 1% от всех иммуноглобулинов сыворотки.
75% IgД находится во внутрисосудистом пространстве, 35% фиксировано на поверхности В-лимфоцитов.
Функции IgD
n Могут участвовать в нейтрализации вирусов.
n Являются клеточным рецептором В-лимфоцитов, принимают участие в их дифференцировке.
Функции IgD до конца не определены.
Таблица Основные характеристики иммуноглобулинов разных классов
| Параметр | Класс иммуноглобулина | |||||||||
| IgM | IgG | IgA | IgD | IgE | ||||||
| IgG1 | IgG2 | IgG3 | IgG4 | IgA1 | IgA2 | |||||
| Тяжелая цепь | μ | γ1 | γ2 | γ3 | γ4 | α1 | α2 | δ | ε | |
| Концентрация г/л | 0,5-2,0 | 5,0-12,0 | 2,0-6,0 | 0,5-1,0 | 0,1-1,0 | 0,5-3,0 | 0-0,2 | 0,03 | (0-5)*10-5 | |
| Период полужизни | 10 сут. | |||||||||
| Активация компл. | ++++ | ++ | + | +++ | + | - | - | - | - | |
| Пр-е ч/з плаценту | - | ++ | ++ | ++ | + | - | - | - | - | |
| Связь с клетками | Л | М, Н. Тр, Э, Л | Тр, Л | М, Н. Тр, Э, Л | Н, Тр, Л | М, Н | М, Н | - | Б, Э, Л, Т | |
| нейтрализация вирусов и бактерий | + | + | ++ | + | ++ | + | + | + | - | |
Примечание: Л – лимфоцит, М – моноцит, Н – нейтрофил, Тр – тромбоцит, Э – эозинофил, Б – базофил, Т – тучная клетка, + – слабо, ++ – умеренно, +++ – хорошо, ++++ – очень хорошо.
Приложение 1
Занятие 3. Антигены, антитела
1. Определение понятия антиген, основные свойства антигенов.
2. Виды антигенов.
3. Аллергены, их классификация, пути поступления в организм.
4. Общая характеристика и строение молекулы антитела.
5. Свойства и функции антител.
6. Характеристика основных классов антител.
Антигены – вещества, несущие признаки генетически чужеродной информации, способные вызывать иммунный ответ, направленный на их удаление.
Эпитоп или антигенная детерминанта –участок молекулы антигена, распознаваемый ИС, специфически связывающийся с антигенраспознающими рецепторами клеток ИС и антителами.
Рис. Антигенные детерминанты (эпитопы)
Антигенами чаще всего являются белки другого организма. Минимальный размер пептидной молекулы, способной быть антигеном – 8-10 аминокислотных остатков (от 10 кДа). В качестве антигенов могут также выступать соединения белков с остатками жирных кислот (липопротеины), сахарами (гликопротеины). Антигены могут быть сложными, состоящими из компонентов белковой и небелковой природы, например вирусные частицы или бактериальные клетки. При определенных условиях свойствами антигенов могут обладать полисахариды, фосфолипиды и некоторые другие молекулы.
Антигены обладают следующими свойствами:
ü чужеродность
ü специфичность
ü антигенность
ü иммуногенность
Чужеродность –свойство антигена по отношению к организму, в который антиген попадает. По чужеродности выделяют следующие антигены:
ü ксеногенные (гетерологичные) антигены – антигены других биологических видов. Обладают наибольшей чужеродностью.
ü аллогенные(гомологичные) – характерные для разных особей одного биологического вида. Внутри вида могут встречаться особи как схожие, так и очень разные по генетическому составу. Чужеродность может быть различной.
ü изоантигенные(сингенные) – характерные для особей с одинаковым генетическим кодом (однояйцевые близнацы). Изоантигены, как правило не вызывают ИО, поскольку воспринимаются иммунной системой, как антигены собственного организма.
ü аутоантигены (аутологичные) – антигены собственного организма. В норме не воспринимаются иммунной системой. Вызывают ИО при аутоиммунных заболеваниях.
Специфичность –структурные особенности антигена, определяющие его уникальность. Специфичность заключена в структуре молекулы антигена (последовательность аминокислотных остатков, третичная структура белка). Эти особенности распознаются иммунной системой и формируется иммунный ответ.
Антигенная детерминанта (эпитоп) –участок молекулы антигена, определяющий его специфичность, связывающийся с антигенраспознающими рецепторами Т-лимфоцитов (TCR) и В-лимфоцитов (ВCR) и антителами. Большинство молекул антигенов имеют несколько антигенных детерминант.
Антигенность –способность антигена вызывать иммунный ответ в данном организме. Различные антигены вызывают разные по силе и направленности иммунный ответ. В первую очередь антигенность зависит от количества и разнообразия антигенных детерминант.
Иммуногенность –способность антигена формировать иммунитет (невосприимчивость) или иммунологическую память.Для патогенных микроорганизмов иммуногенность определяет невосприимчивость к данной инфекции после перенесенного заболевания или вакцинации. Иммуногенность можно усилить за счет присоединения к антигену иммуностимулирующих компонентов. Вещества, неспецифически повышающие иммуногенность антигена, незываются адъювантами.
Виды антигенов
По физико-химическим свойствам антигены можно разделить на растворимые и корпускулярные.
Корпускулярныеявляются сложными структурами, несущими множество антигенных детерминант. К таким антигенам можно отнести частицы вирусов, бактериальных клеток, пыльцу растений. К растворимым антигенам относят бактериальные токсины, зоотоксины, способные растворяться в биологических жидкостях.
Рис. Антигенные детерминанты бактериальной клетки
Толерагены –способны вызвать развитие иммунной толерантности (анергии, неотвечаемости). Как правило, это антигены с низкой молекулярной массой. Их не захватывают антигенпрезентирующие клетки, вследствие чего процесс презентации не происходит и иммунный ответ не развивается.
Гаптены –низкомолекулярные химические вещества, которые вызывают иммунный ответ только после соединения с более крупным носителем. В качестве носителя могут выступать собственные белки и клетки организма. В результате этого иммунный ответ против гаптенов может повреждать и собственные структуры. К наиболее распространенным гаптенам относятся: нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), лекарственные вещества, неорганические молекулы (бром, никель) и т.д.
В зависимости от способности вовлекать в иммунный ответ Т-лимфоциты антигены делятся на тимусзависимые и тимуснезависимые.
Тимусзависимые –антигены, иммунный ответ на которые развивается с обязательным участием Т-хелперов. Большинство природных антигенов являются тимусзависимыми. Иммунный ответ осуществляется в результате взаимодействия Т- и В-лимфоцитов.
Тимуснезависимые антигены –способны запускать иммунный ответ за счет активации В-лимфоцитов без участия Т-хелперов. Примером являются липополисахариды клеточной стенки грамотрицательных бактерий, декстран, флагеллин бактерий. Они вызывают перекрестное «сшивание» антигенраспознающих рецепторов В-лимфоцитов и активацию этих клеток.
Важным видом антигенов являются суперантигены.
Суперантигены –способны неспецифически взаимодействовать с множеством антигенраспознающих рецепторов лимфоцитов и вызывать поликлональную активацию этих клеток. В результате усиленной пролиферации множества клонов и резкого повышения продукции цитокинов может развиться тяжелая системная реакция с признаками шока и полиорганной недостаточности. Кроме того, избыточная активация лимфоцитов ведет к их апоптозу и развитию иммунодефицита. Свойствами суперантигенов обладают некоторые бактериальные продукты (стафилококковый энтеротоксин, стрептококковый экзотоксин и т.д.).
В последние годы описаны новые антигенные структуры общие для многих классов микроорганизмов – патоген-ассоциированные молекулярные паттерны – PAMP.Примерами PAMPмогут служить бактериальные липополисахариды, пептидогликан, молекулы РНК, ДНК, флагеллин. В результате распознавания PAMPпроисходит активация клеток врожденного иммунитета.
Известны эндогенные сигналы биологической опасности – DAMP или алармины.К ним относят белки теплового шока, соли мочевой кислоты, бактерицидные белки дефенсины. В условиях стресса алармины взаимодействуют с рецепторами на клетках врожденного иммунитета и активируют их.
Аллергены –антигены, вызывающие выработку IgE, опосредующего развитие аллергических реакций. Обычно аллергены не несут угрозы человеку и являются безвредными белками. Однако у некоторых людей они вызывают развитие аллергических реакций, в некоторых случаях даже угрожающих жизни.
Наиболее распространенной классификацией аллергенов в нашей стране является выделение следующих групп:
ü неинфекционные – бытовые (аэроаллергены жилищ), эпидермальные, пищевые, инсектные, лекарственные.
ü инфекционные – грибковые и бактериальные аллергены.
Бытовые аллергены
Домашняя пыль имеет сложный состав, в который входят клещи домашней пыли и продукты их жизнедеятельности, растительные и неорганические частицы, споры плесневых грибов, бактерии, шерсть и выделения домашних животных и грызунов (мышей, крыс), аллергены тараканов, а также формальдегид и летучие органические соединения (из линолеума, синтетических напольных покрытий, фурнитуры, мебели и т.д.).
Основное значение имеют пироглифидные клещи (Dermatophagoides pteronyssimus и Dermatophagoides farina). Это мельчайшие членистоногие размером около 0,3 мм, которые питаются чешуйками слущенного эпидермиса человека и животных. Наилучшими условиями для жизнедеятельности и размножения клещей является высокая влажность > 60% при t 22-27°, поэтому к излюбленным местам обитания клещей относится постель (подушки, одеяла, матрасы), мягкая мебель, ковры. Чрезвычайно аллергенными являются тараканы. Хорошо известна роль корма для аквариумных рыбок (причиной является аллергия к дафнии – основной составляющей этого корма).
Эпидермальные аллергены
Аллергены различных животных и птиц: кошек, собак, хомячков, лошадей, перо птиц. Аллергенами бывает не столько шерсть, сколько белки эпидермиса, слюны, продукты потовых и сальных желез, моча, семенная жидкость, фекалии животных.
Наиболее частыми виновниками эпидермальной аллергии являются аллергены кошки, в меньшей степени – собаки. Эпидермальные аллергены можно обнаружить не только в воздухе помещений, где обитают эти животные, но и в составе домашней пыли, коврах, мебели. При удалении животного высокая концентрация аллергена в помещении сохраняется в течение 6 мес. и более. Мыши, крысы, морские свинки могут стать причиной аллергии у тех, кто с ними контактирует.
Пыльцевые аллергены
Наиболее частой причиной поллиноза является легкая пыльца ветроопыляемых растений. Концентрация пыльцевых аллергенов выше в сухие жаркие дни и уменьшается после дождя. Пыльцевые зерна – живые мужские гаметофиты высших растений, содержат внутреннюю целлюлозную мембрану (интина) и двухслойную наружную – (экзина). Диаметр пыльцевых зерен амброзии – 20 мкм, пыльцы деревьев – 20-60 мкм, пыльцы злаковых трав – 30-40 мкм. Растения способны вырабатывать огромное количество пыльцы. Один кустик амброзии выделяет в сутки до 1 млн зерен пыльцы. Пик прод