Учебная работа. Антигены, основные свойства. Антигены гистосовместимости. Процессинг антигенов
антигены, главные характеристики. Антигены гистосовместимости. Процессинг антигенов
антигены— вещества различного происхождения, несущие признаки генетической чужеродности и вызывающие развитие иммунных реакций (гуморальных, клеточных, иммунологической толерантности, иммунологической памяти и др.).
характеристики антигенов, вместе с чужеродностью, описывает их иммуногенность- способность вызывать иммунный ответ и антигенность— способность (антигена) избирательно вести взаимодействие со специфичными антителами либо антиген— распознающими сенсорами лимфоцитов.
Антигенами могут быть белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты в композиции меж собой либо липидами. Антигенами являются любые структуры, несущие признаки генетической чужеродности и опознаваемые в этом качестве иммунной системой. Большей иммуногенностью владеют белковые антигены, в том числе бактериальные экзотоксины, вирусная нейраминидаза.
Обилие понятия “антиген”.
Антигены разбиты на полные (иммуногенные), постоянно проявляющие иммуногенные и антигенные характеристики, и неполные (гаптены), не способные без помощи других вызывать иммунный ответ.
Гаптены владеют антигенностью, что обусловливает их специфика, способность избирательно вести взаимодействие с антителами либо сенсорами лимфоцитов, определяться иммунологическими реакциями. Гаптены могут стать иммуногенными при связывании с иммуногенным носителем (к примеру, белком), т.е. стают полными.
За специфика антигена отвечает гаптенная часть, за иммуногенность- носитель (почаще белок).
Иммуногенность зависит от ряда обстоятельств (молекулярного веса, подвижности молекул антигена, формы, структуры, возможности к изменению). Существенное гетерогенности антигена, т.е. чужеродность для данного вида (макроорганизма), степени эволюционной дивергенции молекул, уникальности и необычности структуры. Чужеродность определяется также молекулярной массой, размерами и строением биополимера, его макромолекулярностью и жесткостью структуры. Белки и остальные высокомолекулярные вещества с наиболее высочайшим молекулярным весом более иммуногенны. Огромное признак.
Антигенность белков является проявлением их чужеродности, а ее специфика зависит от аминокислотной последовательности белков, вторичной, третичной и четвертичной (т.е. от общей конформации белковой молекулы) структуры, от поверхностно расположенных детерминантных групп и концевых аминокислотных остатков. Коллоидное состояние и растворимость- неотклонимые характеристики антигенов.
Специфика антигенов зависит от особенных участков молекул белков и полисахаридов, именуемых эпитопами. Эпитопы либо антигенные детерминанты- фрагменты молекул антигена, вызывающие иммунный ответ и определяющие его специфика. Антигенные детерминанты избирательно реагируют с антителами либо антиген— распознающими сенсорами клеточки.
Структура почти всех антигенных детерминант известна. У белков это обычно фрагменты из 8- 20 выступающих на поверхности аминокислотных остатков, у полисахаридов- выступающие О- боковые дезоксисахаридные цепи в составе ЛПС, у вируса гриппа- гемагглютинин, у вируса иммунодефицита человека— мембранный гликопептид.
Эпитопы отменно могут различаться, к любому могут создаваться “свои” антитела. Антигены, содержащие одну антигенную детерминанту, именуют моновалентными, ряд эпитопов- поливалентными. Полимерные антигены содержат в большенном количестве схожие эпитопы (флагеллины, ЛПС).
Главные типы антигенной специфики (зависят от специфики эпитопов).
1.Видовая— свойственна для всех особей 1-го вида (общие эпитопы).
2.Групповая— снутри вида (изоантигены, которые свойственны для отдельных групп). Пример- группы крови (внутренней средой организма человека и животных) (АВО и др.).
3.Гетероспецифичность— наличие общих антигенных детерминант у организмов разных таксономических групп. Имеются перекрестно- реагирующие антигены у микробов и тканей макроорганизма.
а. Антиген Форсмана- обычный перекрестно- реагирующий антиген, выявлен в эритроцитах кошек, собак, овец, почке морской свинки.
б.Rh- система эритроцитов. У человека Rh- антигены агглютинируют антитела к эритроцитам обезьян Macacus rhesus, т.е. являются перекрестными.
в. Известны общие антигенные детерминанты эритроцитов человека и палочки чумы, вирусов оспы и гриппа.
г. Еще пример- белок А стрептококка и ткани (Строение тканей живых организмов изучает наука гистология) миокарда (клапанный аппарат).
Схожая антигенная мимикрия околпачивает иммунную систему, защищает от ее действия мельчайшие организмы. наличие перекрестных антигенов способно перекрыть системы, распознающие чужеродные структуры.
4.Патологическая. При разных патологических конфигурациях тканей происходят конфигурации хим соединений, что может изменять нормальную антигенную специфика. Возникают “ожоговые”, “лучевые”, “раковые” антигены с модифицированной видовой спецификой. Существует понятие аутоантигенов — веществ организма, к которым могут возникать иммунные реакции ( так именуемые аутоиммунные реакции), направленные против определенных тканей организма. Почаще всего это относится к органам и тканям, в норме не подвергающихся действию иммунной системы в связи с наличием барьеров (мозг (центральный отдел нервной системы животных, обычно расположенный в головном отделе тела и представляющий собой компактное скопление нервных клеток и их отростков), хрусталик, паращитовидные железы и др.).
5.Стадиоспецифичность. Имеются антигены, соответствующие для определенных стадий развития, связанные с морфогенезом. Альфа- фетопротеин характерен для эмбрионального развития, синтез во взрослом состоянии резко возрастает при раковых заболеваниях печени.
Антигенная специфика и антигенное строение микробов.
Для свойства микробов выделяют родовую, видовую, групповую и типовую специфика антигенов. Более четкая дифференциация осуществляется с внедрением моноклональных антигенов. Антигенными качествами владеют жгутики, капсула, клеточная стена, цитоплазматическая мембрана, рибосомы и остальные составляющие цитоплазмы, токсины (Токсин др.-греч. (toxikos) — ядовитый — яд биологического происхождения), ферменты.
Главными видами бактериальных антигенов являются:
— соматические либо О- антигены (у грамотрицательных микробов специфика определяется дезоксисахарами полисахаридов ЛПС);
— жгутиковые либо Н- антигены (белковые);
— поверхностные либо капсульные К- антигены.
Выделяют протективные антигены, обеспечивающие защиту (протекцию) против соответственных зараз, что употребляется для сотворения вакцин.
Суперантигены (некие экзотоксины, к примеру— стафилококковый) вызывают чрезвычайно сильную иммунную реакцию, нередко приводят к побочным реакциям, развитию иммунодефицита либо аутоиммунных реакций.
антигены гистосовместимости.
При пересадках органов возникает неувязка сопоставимости тканей, сплетенная со степенью их генетического родства, реакциями отторжения чужеродных аллогенных и ксеногенных трансплантатов, т.е. неуввязками трансплантационного иммунитета. Существует ряд тканевых антигенов. Трансплантационные антигены почти во всем определяют персональную антигенную специфика организма. Сопокупность генов, определяющих синтез трансплантационных антигенов, получила заглавие главной системы гистосовместимости. У людей она нередко именуется системой HLA (Human leucocyte antigens), в связи с точным консульством на лейкоцитах трансплантационных антигенов. Гены данной системы размещены на маленьком плече хромосомы С6. Система HLA— это система мощных антигенов. Диапазон молекул МНС уникален для организма, что описывает его биологическую особенность и дозволяет различать “чужое- несовместимое”.
Семь генетических локусов системы разбиты на три класса.
Гены первого класса контролизуют синтез антигенов класса 1, определяют тканевые антигены и контролируют гистосовместимость. Антигены класса 1 определяют персональную антигенную специфика, они представляют любые чужеродные антигены Т- цитотоксическим лимфоцитам. Антигены класса 1 представлены на поверхности всех ядросодержащих клеток. Молекулы МНС класса 1 ведут взаимодействие с молекулой CD8, экспрессируемой на мембране предшественников цитотоксических лимфоцитов (CD- claster difference).
Гены МНС класса 2 контролируют антигены класса 2. Они контролируют ответ к тимусзависимым антигенам. антигены класса 2 экспрессированы в большей степени на мембране иммунокомпетентных клеток (до этого всего макрофагов и В- лимфоцитов, частично- активированных Т- лимфоцитов). К данной же группе генов (точнее- области HLA- D) относятся также гены Ir — силы иммунного ответа и гены Is — супрессии иммунного ответа. антигены МНС класса 2 обеспечивают взаимодействие меж макрофагами и В- лимфоцитами, участвуют во всех стадиях иммунного ответа- представлении антигена макрофагами Т- лимфоцитам, содействии (кооперации) макрофагов, Т- и В- лимфоцитов, дифференцировке иммунокомпетентных клеток. антигены класса 2 учавствуют в формировании противомикробного, противоопухолевого, трансплантационного и остальных видов иммунитета.
Структуры, при помощи которых белки МНС классов 1 и 2 связывают антигены (так именуемые активные центры) по уровню специфики уступают лишь активным центрам системы комплемента.
Процессинг антигенов— это их судьба в организме. Одной из важных функций макрофагов является переработка антигена в иммуногенную форму (это фактически и есть процессинг антигена) и представление его иммунокомпетентным клеточкам. В процессинге, вместе с макрофагами, участвуют В- лимфоциты, дендритные клеточки, Т- лимфоциты. Под процессингом соображают такую переработку антигена, в итоге которой пептидные фрагменты антигена (эпитопы), нужные для передачи (представления), отбираются и связываются с белками МНС класса 2 (либо класса 1). В таком всеохватывающем виде антигенная информация передается лимфоцитам. Дендритные клеточки имеют антигена.
Экзогенные антигены подвергаются эндоцитозу и расщеплению в антиген— представляющих (презентирующих) клеточках. Фрагмент антигена, содержащий антигенную детерминанту, в комплексе с молекулой класса 2 МНС транспортируется к плазматической мембране антиген— представляющей клеточки, встраивается в нее и представляется CD4 Т- лимфоцитам.
Эндогенные антигены — продукты собственных клеток организма. Это могут быть вирусные белки либо аномальные белки опухолевых клеток. Их антигенные детерминанты представляются CD8 Т- лимфоцитам в комплексе с молекулой класса 1 МНС.
Гуморальный иммунитет. Иммуноглобулины. Роль антигена в организм являются: биосинтез антител, образование клеток иммунной памяти, реакция гиперчувствительности незамедлительного типа, реакция гиперчувствительности замедленного типа, иммунологическая толерантность, идиотип- антиидиотипические дела.
Для гуморального иммунитета свойственна выработка специфичных антитела — специальные белки гамма- глобулиновой природы, образующиеся в организме в ответ на антигенную стимуляцию и способные специфично вести взаимодействие с антигеном (in vivo, in vitro). В согласовании с интернациональной систематизацией совокупа сывороточных белков, владеющих качествами крови (внутренней средой организма человека и животных));
— секреторные ( в секретах- содержимом желудочно- пищеварительного тракта, слезливом секрете, слюне, особенно- в грудном молоке) обеспечивают местный иммунитет (иммунитет слизистых);
— поверхностные ( на поверхности иммунокомпетентных клеток, в особенности В- лимфоцитов).
Неважно какая молекула один Fc ( fragment constant ) фрагмент, который не связывает антиген, но владеет эффекторными био функциями. Он ведет взаимодействие со “своим” сенсором в мембране разных типов клеток ( макрофаг, тучная клеточка, нейтрофил).
Концевые участки легких и томных цепей молекулы иммуноглобулина вариабельны по составу ( аминокислотным последовательностям ) и обозначаются как VL и VH области. В их составе выделяют гипервариабельные участки, которые определяют структуру активного центра антигена. Антигенсвязывающий центр антител комплементарен эпитопу антигена по принципу “ключ — замок” и образован гипервариабельными областями L- и Н- цепей. Антитело свяжется антигеном (ключ попадет в замок) лишь в том случае, если детерминантная группа антигена стопроцентно вместится в щель активного центра один вариабельный ( V ) и один постоянный ( C ), в томных ( H ) цепях- один V и 3 либо 4 ( зависимо от класса иммуноглобулина ) C домена.
Есть легкие цепи 2-ух типов- каппа и лямбда, они встречаются в разных пропорциях в составе разных (всех) классов иммуноглобулинов.
Выявлено 5 классов томных цепей- альфа ( с 2-мя подклассами), палитра ( с 4-мя подклассами), эксилон, мю и дельта. Соответственно обозначению тяжеленной цепи обозначается и класс молекул иммуноглобулинов- А, G, E, M и D.
Конкретно постоянные области томных цепей, различаясь по аминокислотному составу у разных классов иммуноглобулинов, в конечном итоге и определяют специальные характеристики иммуноглобулинов всякого класса.
Понятно 5 классов иммуноглобулинов, различающихся по строению томных цепей, молекулярной массе, физико- хим и биологическим чертам: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD. В составе IgG выделяют 4 подкласса ( IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 ), в составе IgA- два подкласса (IgA1, IgA2 ).
Структурной единицей свойства антигена и активного центра антител).
2. Валентность- количество способных реагировать с антигеном активных центров ( это соединено с молекулярной организацией- моно- либо полимер). Иммуноглобулины могут быть двухвалентными ( IgG ) либо поливалентными (пентамер IgM имеет 10 активных центров). 2-ух- и наиболее валентные антитела навывают полными антителами. Неполные антитела имеют лишь один участвующий во содействии с антигеном активный центр ( блокирующий эффект на иммунологические реакции, к примеру, на агглютинационные испытания). Их выявляют в антиглобулиновой пробе Кумбса, реакции подавления связывания комплемента.
3. Афинность — крепкость связи меж эпитопом антигена и активным центром антител, зависит от их пространственного соответствия.
4. Авидность — интегральная черта силы связи меж антигеном и антителами, с учетом взаимодействия всех активных центров антигена осуществляется при помощи нескольких антител.
5. Гетерогенность — обоснована антигенными качествами друг от друга (идиотипом). Это зависит от особенностей строения V- участков H- и L- цепей, огромного количества разных вариантов их аминокислотных последовательностей.
понятие о поликлональных и моноклональных антителах будет дано в последующих разделах.
Черта главных классов иммуноглобулинов.
Ig G. Мономеры, включают четыре субкласса. Концентрация в крови (внутренней средой организма человека и животных)— от 8 до 17 г/л, период полураспада- около 3- 4 недель. Это главный класс иммуноглобулинов, защищающих организм от микробов, токсинов и вирусов. В самом большом количестве IgG- антитела вырабатываются на стадии излечения опосля заразного защиту материнскими антителами плода и новорожденного. В отличие от IgM- крови (внутренней средой организма человека и животных).
IgM. Молекула этого иммуноглобулина представляет собой полимерный Ig из 5 субъединиц, соединенных дисульфидными связями и доборной J- цепью, имеет 10 антиген— связывающих центров. Филогенетически это более старый иммуноглобулин. IgM- более ранешний класс организм. Наличие IgM- антител к соответственному возбудителю свидетельствует о свежайшем инфицировании (текущем заразном процессе). антитела к антигенам грамотрицательных микробов, жгутиковым антигенам- в большей степени IgM- антитела. IgM- главный класс иммуноглобулинов, синтезируемых у новорожденных и малышей. IgM у новорожденных- это показатель внутриутробного инфецирования (краснуха, ЦМВ, токсоплазмоз и остальные внутриутробные инфекции (Термин означает различные виды взаимодействия чужеродных микроорганизмов с организмом человека)), так как материнские IgM через плаценту не проходят. Концентрация IgM в крови (внутренней средой организма человека и животных) ниже, чем IgG- 0,5- 2,0 г/л, период полураспада- около недельки. IgM способны агглютинировать бактерии, нейтрализовать вирусы, активировать комплемент, активизировать фагоцитоз, связывать эндотоксины грамотрицательных микробов. IgM владеют большей, чем IgG авидностью (10 активных центров), аффинность (сродство к антигену) меньше, чем у IgG.
IgA. Выделяют сывороточные IgA (мономер) и секреторные IgA (IgAs). Сывороточные IgA составляют 1,4- 4,2 г/л. Секреторные IgAs находятся в слюне, пищеварительных соках, секрете слизистой носа, в молозиве. Они являются первой линией защиты слизистых, обеспечивая их местный иммунитет. IgAs состоят из Ig мономера, J-цепи и гликопротеина (секреторного компонента). Выделяют два изотипа- IgA1 преобладает в сыворотке, субкласс IgA2 — в экстраваскулярных секретах.
Секреторный компонент вырабатывается эпителиальными клеточками слизистых оболочек и присоединяется к молекуле IgA в момент прохождения крайней через эпителиальные клеточки. Секреторный компонент увеличивает устойчивость молекул IgAs к действию протеолитических ферментов. Главная роль IgA- обеспечение местного иммунитета слизистых. Они препятствуют прикреплению микробов к слизистым, обеспечивают транспорт полимерных иммунных комплексов с IgA, нейтрализуют энтеротоксин, активируют фагоцитоз и систему комплемента.
IgE. Представляет мономер, в сыворотке крови (внутренней средой организма человека и животных) находится в низких концентрациях. Главная роль- своими Fc- фрагментами прикрепляется к тучным клеточкам (мастоцитам) и базофилам и опосредует реакции гиперчувствительности незамедлительного типа. К IgE относятся “антитела аллергии”- реагины. Уровень IgE увеличивается при аллергических состояниях, гельминтозах. Антигенсвязывающие Fab- фрагменты молекулы IgE специфично ведет взаимодействие с антигеном (аллергентом), сформировавшийся иммунный комплекс ведет взаимодействие с сенсорами Fc- фрагментов IgE, интегрированных в клеточную мембрану базофила либо тучной клеточки. Это является сигналом для выделения гистамина, остальных на биологическом уровне активных веществ и развертывания острой аллергической реакции.
IgD. Мономеры IgD обнаруживают на поверхности развивающихся В- лимфоцитов, в сыворотке находятся в очень низких концентрациях. Их био роль буквально не установлена. Считают, что IgD участвуют в дифференциации В-клеток, содействуют развитию антиидиотипического ответа, участвуют в аутоиммунных действиях.
С целью определения концентраций иммуноглобулинов отдельных классов используют несколько способов, почаще употребляют способ круговой иммунодиффузии в геле (по Манчини)- разновидность реакции преципитации и ИФА.
Определение (краткое медицинское заключение об имеющемся заболевании (травме), отклонении в состоянии здоровья обследуемого или о причине смерти)— серологический способ диагностики. Антитела класса IgM возникают в остром периоде работоспособности»>антитела класса IgG выявляются в наиболее поздние сроки и наиболее продолжительно (иногда- годами) сохраняются в сыворотках крови (внутренней средой организма человека и животных) переболевших, их в этом случае именуют анамнестическими антителами.
Выделяют понятия: титр антитела выявляют во 2-ой пробе при отрицательных результатах с первой сывороткой крови (внутренней средой организма человека и животных)) при исследовании парных— взятых в динамике заразного процесса с интервалом в несколько дней- недель проб.
Реакции взаимодействия антиген— антитело”) проявляется в виде ряда феноменов- агглютинации, преципитации, нейтрализации, лизиса, связывания комплемента, опсонизации, цитотоксичности и могут быть выявлены разными серологическими реакциями.
Динамика выработки больше— при первичном);
— скорость нарастания антител (быстрее- при вторичном);
— количество синтезируемых антител (больше- при повторном контакте);
— последовательность синтеза стремительно синтезируются и преобладают IgG- антитела).
Вторичный иммунный ответ обоснован формированием клеток иммунной памяти. Пример вторичного иммунного ответа- встреча с возбудителем опосля вакцинации.
Роль антитела имеют принципиальное обретенного постинфекционного и поствакцинального иммунитета.
1. Связываясь с токсинами, антитела нейтрализуют их, обеспечивая антитоксический иммунитет.
2. Заблокируя нервные (относящиеся к пучкам нервов) импульсы По месту расположения и по выполняемым функциям выделяют экстерорецепторы интерорецепторы и пропри вирусов, антитела препятствуют адсорбции вирусов на клеточках, участвуют в антивирусном иммунитете.
3. Комплекс антиген— антитело запускает традиционный путь активации комплемента с его эффекторными функциями (лизис микробов, опсонизация, воспаление (Воспаление — сложная местная реакция организма на повреждение), стимуляция макрофагов).
4. Антитела учавствуют в опсонизации микробов, содействуя наиболее действенному фагоцитозу.
5. антитела содействуют выведению из организма (с мочой, желчью) растворимых антигенов в виде циркулирующих иммунных комплексов.
IgG принадлежит большая роль в антитоксическом иммунитете, IgM- в антимикробном иммунитете (фагоцитоз корпускулярных антигенов), в особенности в отношении грамотрицательных микробов, IgA- в антивирусном иммунитете (нейтрализация вирусов), IgAs- в местном иммунитете слизистых оболочек, IgE- в реакциях гиперчувствительности незамедлительного типа.
Литература:
1. Пяткин К.Д. «Микробиология», 1980.
2. Поздеев О.К. «Мед микробиология» под ред. Покровского В. И., учебник для ВУЗов, 2001.
3. Королюк А.М., Сбойчаков В.Б. «Мед бактериология», 1-е издание.
4. Королюк А.М., Сбойчаков В.Б. «Мед вирусология», 2-е издание.
5. Алишукина А.И. «Мед микробиология», Ростов на дону 2003. Учебное пособие для мед. ВУЗов.
Воробьев А.А. «Мед микробиология, вирусология, иммунология», Москва 2004. Учебное пособие для мед. ВУЗов
]]>