☰

Единицы антигенной активности. Иммунология

План лекции:

1. Антигены: определение, строение, основные свойства.

2. Антигены микроорганизмов.

3. Антигены человека и животных.

4. Антитела: определение, основные функции, строение.

5. Классы иммуноглобулинов, их характеристика.

6. Динамика образования антител.

Антигены (от греч. anti - против, genos - создавать; термин предложил в 1899 г. Дойч ) - вещества различного происхождения, несущие признаки генетической чужеродности и при введении в организм вызывающие развитие специфических иммунологических реакций.

Основные функции антигенов:

Индуцируют иммунологический ответ (синтез антител и запуск реакций клеточного иммунитета).

Специфически взаимодействуют с образовавшимися антителами (in vivo и in vitro).

Обеспечивают иммунологическую память - способность организма отвечать на повторное введение антигена иммунологической реакцией, характеризующейся большей силой и более быстрым развитием.

Обуславливают развитие иммунологической толерантности - отсутствие иммунного ответа на конкретный антиген при сохранении спо-собности к иммунному ответу на другие антигены.

Строение антигенов:

Антигены состоят из 2 частей :

1. Высокомолекулярный носитель (шлеппер) - высокополимерный белок, определяющий антигенность и иммуногенность антигена.

2. Детерминантные группы (эпитопы) - поверхностные структуры антигена, комплементарные активному центру антител или рецептору Т-лимфоцита и определяющие специфичность антигена. На одном носителе может быть несколько разных эпитопов, состоящих из пептидов или липополисахаридов и располагающихся в разных частях молекулы антигена. Их разнообразие достигается за счет мозаики аминокислотных или липополисахаридных остатков, располагающихся на поверхности белка.

Количество детерминантных групп или эпитопов определяет валентность антигена .

Валентность антигена - количество одинаковых эпитопов на молекуле антигена, равное числу молекул антител, которые могут к ней присоединяться.

Основные свойства антигенов:

1. Иммуногенность - способность вызывать иммунитет, невосприимчивость к инфекции (применяется для характеристики инфекционных агентов).

2. Антигенность - способность вызывать образование специфических антител (частный вариант иммуногенности).

3. Специфичность - свойство, по которому антигены различаются между собой и определяющее способность избирательно реагировать со специфическими антителами или сенсибилизированными лимфоцитами.

Иммуногенность, антигенность и специфичность зависят от многих факторов.

Факторы, определяющие антигенность:

- Чужеродность (гетерогенность) - генетически обусловленное свойство антигенов одних видов животных отличаться от антигенов других видов животных (чем дальше друг от друга в фенотипическом отношении находятся животные, тем большей антигенностью по отношению друг к другу они обладают).


- Молекулярный вес должен быть не менее 10000 дальтон, с увеличением молекулярного веса антигенность возрастает.

- Химическая природа и химическая однородность: наибольшей антигенностью обладают белки, их комплексы с липидами (липопротеиды), с углеводами (гликопротеиды), с нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды), а также сложные полисахариды (при массе более 100000 D), липополисахариды; сами по себе нуклеиновые кислоты, липиды вследствие недостаточной жесткости структуры неиммуногенны.

- Жесткость структуры (помимо определенной химической природы антигены должны обладать определенной жесткостью структуры, например, денатурированные белки не обладают антигенностью).

- Растворимость (нерастворимые белки не могут находиться в коллоидной фазе и не вызывают развитие иммунных реакций).

Факторы, определяющие иммуногенность:

Свойства антигенов.

Способ введения антигена (перорально, внутрикожно, внутримышечно).

Доза антигена.

Интервал между введением.

Состояние иммунизированного макроорганизма.

Скорость разрушения антигена в организме и выведения его из организма.

Иммуногенность и антигенность могут не совпадать! Например, дизентерийная палочка обладает высокой антигенностью, но выраженного иммунитета против дизентерии не вырабатывается.

Факторы, определяющие специфичность:

Химическая природа антигенной детерминанты.

Строение антигенной детеминанты (вид и последовательность аминокислот в первичной полипептидной цепи).

Пространственная конфигурация антигенных детерминант.

Виды антигенов по строению:

1. Гаптены (неполноценные антигены) - это чистая детерминантная группа (имеют небольшую молекулярную массу, не распознаются иммунокомпетентными клетками, обладают только специфичностью, т.е. не способны вызывать образование антител, но вступают с ними в специфическую реакцию):

- простые - взаимодействуют с антителами в организме, но не способны реагировать с ними in vitro;

- сложные - взаимодействуют с антителами in vivo и in vitro.

2. Полноценные (конъюгированные) антигены - образуются при связывании гаптена с высокомолекулярным носителем, обладающим иммуногенностью.

3. Полугаптены - это неорганические радикалы (J - , Cr - , Br - , N +), связанные молекулами белка.

4. Проантигены - гаптены, способные присоединяться к белкам организма и сенсибилизировать их как аутоантигены.

5. Толерогены - антигены, способные подавлять иммунологические реакции с развитием специфической неспособности отвечать на них.

Виды антигенов по степени чужеродности:

1. Видовые антигены - антигены определенного вида организмов.

2. Групповые антигены (аллоантигены) - антигены, обусловливающие внутривидовые различия у особей одного вида, разделяющие их на группы (серогруппы у микроорганизмов, группы крови у человека).

3. Индивидуальные антигены (изоантигены) - антигены конкретного индивидуума.

4. Гетерогенные (перекрестнореагирующие, ксеноантигены) антигены - антигены, общие для организмов разных видов, далеко отстоящих друг от друга:

- антигенная мимикрия - длительное отсутствие иммунологической реакции на антигены из-за схожести с антигенами хозяина (микроорганизмы не распознаются как чужеродные);

- перекрестные реакции - образовавшиеся на антигены микроорганизмов антитела вступают в контакт с антигенами хозяина и могут вызывать иммунологический процесс (например: гемолитический стрептококк обладает перекрестнореагирующими антигенами с антигенами миокарда и почечных клубочков; вирус кори имеет перекрестнореагирующие антигены к белку миелину, поэтому иммунная реакция способствует демиелинизации нервных волокон и развитию рассеянного склероза).

Антигены микроорганизмов в зависимости от систематического положения:

1. Видоспецифические - антигены одного вида микроорганизмов.

2. Группоспецифические - антигены одной группы в пределах вида (подразделяют микроорганизмы на серогруппы ).

3. Типоспецифические - антигены одного типа (варианта) в пределах вида (подразделяют микроорганизмы на серовары/серотипы ).

Понятие об антигенах

Антигенами называются вещества или тела, несущие на себе отпечаток чужеродной генетической информации, те самые ве­щества, то «чужое», против которого «работает» иммунная сис­тема. Любые клетки (ткани, органы) не собственного организма (не свои) являются для иммунной системы комплексом анти­генов, даже некоторые собственные ткани (хрусталик глаза) - так называемые забарьерные ткани: в норме они не контакти­руют с внутренней средой организма.

Антигены обладают 2 свойствами:

  • антигенностью, или антигенным действием, - они способны индуцировать развитие иммунного ответа;
  • специфичностью, или антигенной функцией, - взаимодейство­вать с продуктами иммунного ответа, индуцированного анало­гичным антигеном.

Химическая природа антигенов различна. Это могут быть белки:

  • полипептиды;
  • нуклеопротеиды;
  • липопротеиды;
  • гликопротеиды;
  • полисахариды;
  • липиды высокой плотности;
  • нуклеиновые кислоты.

Классификация антигенов

Антигены делят на следующие:

  • сильные, которые вызывают выраженный иммунный ответ;
  • слабые, при введении которых интенсивность иммунного ответа невелика.

Сильные антигены, как правило, имеют белковую структуру.

Некоторые (обычно небелковые) антигены не способны инду­цировать развитие иммунного ответа (не обладают антигенно­стью), но могут вступать во взаимодействие с продуктами им­мунного ответа. Их называют неполноценными антигенами, или гаптенами. Многие простые вещества и лекарственные средст­ва являются гаптенами, при попадании в организм они могут конъюгировать с белками организма хозяина или другими но­сителями и приобретать свойства полноценных антигенов.

Для того чтобы какое-либо вещество проявляло свойства ан­тигена, кроме главного - чужеродное™, оно должно обладать еше иелым рядом признаков:

  • макромолекулярностью (молекулярная масса более 10 тыс. дальтон);
  • сложностью строения;
  • жесткостью структуры;
  • растворимостью;
  • способностью переходить в коллоидное состояние.

Молекула любого антигена состоит из 2 функиионально различ­ных частей:

  • 1-я часть - детерминантная группа, на долю которой прихо­дится 2-3% поверхности молекулы антигена. Она определяет чужеродность антигена, делая его именно этим антигеном, от­личающимся от других;
  • 2-я часть молекулы антигена называется проводниковой, при ее отделении от детерминантной группы она не проявляет анти­генного действия, но сохраняет способность реагировать с го­мологичными антителами, т. е. превращается в гаптен.

проводниковой частью связаны все остальные признаки ангенности, кроме чужеродноти.

Любой микроорганизм (бактерии, грибы, вирусы) представляет

собой комплекс антигенов.

По специфичности микробные антигены делятся:

  • на перекрестно-реагирующие (гетероантигены) - это антигены, общие с антигенами тканей и органов человека. Они имеются у многих микроорганизмов и рассматриваются как важный фактор вирулентности и пусковой механизм развития аутоим­мунных процессов;
  • группоспецифические - общие у микроорганизмов одного рода или семейства;
  • видоспецифические — общие у разных штаммов одного вида микроорганизмов;
  • вариантспецифические (типоспецифические) - встречаются у отдельных штаммов внутри вида микроорганизмов. По нали­чию тех или иных вариантспецифических антигенов микроор­ганизмы внутри вида делят на варианты по антигенному строе­нию - серовары.

По локализации антигены бактерий делятся:

  • на целлюлярные (связанные с клеткой);
  • экстрацеллюлярные (не связанные с клеткой). Основные иеллюлярные антигены:
  • соматический — О-антиген (глюцидо-липоидо-полипепдидный комплекс);
  • жгутиковый — Н-антиген (белок);
  • поверхностные - капсульные — К-антиген, fi-антиген, Vi-антиген.

Экстрацеллюлярные антигены - это продукты, секретируемые бактериями во внешнюю среду, в том числе антигены экзоток­синов, ферментов агрессии и защиты и др.

Антитела и их свойства

Антителами называются сывороточные белки, образующиеся в ответ на действие антигена. Они относятся к сывороточным глобулинам, поэтому называются иммуноглобулинами (Ig). Че­рез них реализуется гуморальный тип иммунного ответа. Антитела обладают 2 свойствами:

  • специфичностью, т. е. способностью вступать во взаимодейст­вие с антигеном, аналогичным тому, который индуцировал (вызвал) их образование;
  • гетерогенностью по физико-химическому строению, специфич­ности, генетической детерминированности образования (по происхождению).

Все иммуноглобулины являются иммунными, т. е. образуются в результате иммунизации, контакта с антигенами. Тем не менее по происхождению они делятся:

  • на нормальные (анамнестические) антитела, которые обнару­живаются в любом организме как результат бытовой иммуни­зации;
  • инфекционные антитела, которые накапливаются в организме в период инфекционной болезни;
  • постинфекционные антитела, которые обнаруживаются в организме после перенесенного инфекционного заболевания;
  • поствакцинальные антитела, которые возникают после искус­ственной иммунизации.

Антитела (иммуноглобулины) всегда специфичны антигену, индуцировавшему их образование. Тем не менее противомик-робные иммуноглобулины по специфичности делятся на те же группы, что и соответствующие микробные антигены:

  • группоспецифические;
  • видоспецифические;
  • вариантспецифические;
  • перекрестнореагирующие.

В настоящее время довольно часто методами биотехнологии и/или генной инженерии получают иммуноглобулины, продуци­руемые одним клоном кЛеток. Они называются моноклональными антителами. Их продуценты - клетки-гибридомы, являющиеся потомками, полученными при скрещивании В-лимфоцита (плазматической клетки) с опухолевой клеткой. От плазмати­ческой клетки-гибридома наследуется способность к синтезу антител, а от опухолевой клетки - способность длительно культивироваться вне организма.

Помимо специфичности одним из основных свойств иммуно­глобулинов является их гетерогенность, т. е. неоднородность популяции иммуноглобулинов по генетической детерминиро­ванности их образования и по физико-химическому строению.

Антигены - это вещества генетически чужеродной природы, вызывающие иммунные реакции(ответа - трансплантационный иммунитет, толерантность, выработка антител, иммунологическая память).

Антигены вступают в специфическую реакцию с антителами или с клетками иммунной системы.

Антигены и их основные виды

  1. Полноценные антигены(АГ) - вызывают различные формы иммунного ответа и вступают в реакцию как с антителами, так и с клетками иммунной системы
  2. Гаптены - вещества, не способные вызывать иммунный ответ (не способны индуцировать образование АТ), но вступают в специфическую реакцию с готовыми антителами или соответствующими клетками иммунной системы

АГ+АТ - ИК - иммунный комплекс

Схема реакции Антиген-Антитело .

Антиген либо 2х либо многовалентен.

Гаптен-Антитело

Основные клетки иммунной системы - лимфоциты(могут жить годами). Плотное ядро, мало цитоплазмы

Происхождение и химическая природа полноценных антигенов

Происхождение и химическая природа гаптенов.

Свойства антигенов

  • Чужеродность
  • Макромолекулярность 1000 дальтон и меньше - полноценный антиген, меньше 1000 - нет.
  • Растворимость и коллоидная система. Антиген можно денатуировать, как белок
  • Жесткость молекулы
  • Специфичность. Реакции иммунитета строго специфичны. Каждому антигену соответствует определенное антитело
  • Иммуногенность(антигенность - способность антигена вызвать иммунный ответ - сифилис, гонорея), т.е. прочного, выработанного иммунитета нет(чума, оспа, корь)

Специфичность антигенов

Определяется -

  • Аминокислотным составом белка и последовательностью аминокислот
  • Особенностями вторичной структуры белка
  • Концевыми аминокислотами

Структура антигена

Антигенная детерминанта(эпитоп). Состоит из 3-6 гексозных или 4-8 аминокислотных остатков, определяется специфическими антигенами.

Антиген содержит 5-15 до сотен эпитопов

Носитель белка - определяет антигенность или иммуногенность.

Антигены животных и человека

  • Ксеноантигены - от неродственного донора
  • Аутоантигены - собственные антигены
  • Изоантигены - общие для генетически однородных групп
  • Аллоантигены - общие антигены одного биологического вида(трансплантация органов)
  • Видовые антигены - присущие данному виду

Антигены животных и человека

  • Органоспецифические
  • Стадиоспецифические(эмбриональные альфа-фетопротеины)
  • Гетерогенные(Форсмана) - общие у разных видов
  • Антигены гистосовместимости - антигены ядросодержащих клеток, лейкоцитарные антигены

Антигены гистосовместимости - это специфические антигены, присущие только определенному индивидуумам. Они кодируются генами 6ой хромосомы

Свойства структур МС

Антигены бактерий

  • Капсульные К-антигены - полисахариды
  • Пили-термостабильный белок пилин
  • Ферменты бактерий
  • Экзотоксины бактерий
  • Н-антиген -термостабильный жгутиковый белок флагелин
  • О - антиген - термостабльный липополисахарид. Гр(-)бактерии - эндотоксин
  • Пептидогликан
  • Тейхоловые кислоты
  • Протеинактивные защитные антигены
  • Перекрестно-реагирующие с тканями человека

Суперантигены

Каждый антиген взаимодействует с 0,01% антиген-реактивными клетками(АРК)

Суперантигены(белковые токсины, стафилококк, некоторые вирусы) активируют до 20% АРК. В результате возникает реакция не на 1 антиген, а на многие, что неблагоприятно оказывает влияние на аутоиммунные реакции

Антигены опухолей.

  • Появление эмбриональных антигенов
  • Специфические антигены опухоли, характерные для нескольких или для данного лица
  • Специфические вирусные реакции
  • Под влиянием антител меняется антиген составляющей опухоли

Принципы недостаточности иммунитета при опухолевом росте

  • Сниженная активность естественных киллеров
  • Низкая иммуногенность опухоли
  • Развитие толерантности
  • Образующиеся антитела, замещающих опухоль
  • Иммунодепрессивные факторы опухоли
Оглавление темы "СD8 лимфоциты. Антиген (Аг) представляющие клетки. Классификация антигенов (Аг).":









Антиген (Аг) представляющие клетки. Иммунные реакции. Классификация имунных реакций. Антигены. Свойства антигенов. Структура антигенов (Аг). Валентность Аг.

Важную роль в индукции и регуляции иммунного ответа играют мононуклеарные фагоциты . Участие макрофагов в иммунных реакциях включает неспецифическое поглощение Аг, их «переработку» (то есть расщепление на меньшие фрагменты) и представление Аг Т-лимфоцитам, образование ИЛ-1, а также других цитокинов (см. табл. 10-7). Помимо макрофагов, представлять Аг способны В-лимфоциты, фолликулярные клетки лимфатических узлов и селезёнки, клетки Лангерханса кожи и воздухоносных путей, М-клетки лимфатических фолликулов пищеварительного тракта, дендритные эпителиальные клетки вилочковой железы. Наряду с нейтрофилами и эозинофилами, макрофаги участвуют в антителозависимом клеточно-опосредованном цитолизе (имеют поверхностный рецептор к Fc-фрагменту IgG, представляющий CD 16).

Иммунные реакции. Классификация имунных реакций

Большинство иммунных реакций требует взаимодействия Аг-распознающих, Аг-представляющих, эффекторных и регуляторных клеток. Иммунные реакции традиционно разделяют на гуморальные (реализуются циркулирующими в средах организма AT) и клеточные (реализуются при непосредственном контакте иммунокомпетентных клеток). Вместе с тем все иммунокомпетен-тные клетки - компоненты единой иммунной системы. Поэтому такое разделение носит условный характер, тем более, что AT синтезируются клетками (плазмоцитами), а Т-лимфоциты проявляют свою активность через различные растворимые факторы (цитокины и хемокины).

Антигены. Свойства антигенов. Структура антигенов (Аг)

Антигены - вещества различного происхождения, несущие признаки генетической чужеродное™ и вызывающие развитие иммунных реакций (гуморальных, клеточных, состояние иммунной толерантности, индуцирование иммунной памяти). Свойства Аг определяются комплексом признаков: иммуногенность, антигенность, специфичность, чужеродность.

Иммуногенность - способность индуцировать иммунный ответ.
Антигенность - способность Аг избирательно реагировать со специфичными к нему AT или Аг-распознающими рецепторами лимфоцитов. С понятием «антигенность» связан другой термин «чужеродность»: без чужеродности нет антигенности применительно к конкретному организму. Например, альбумины мыши не проявляют антигенные свойства по отношению к другим мышам, но являются Аг для морской свинки.
Специфичность - структурные особенности, отличающие один Аг от другого.

Способностью вызывать развитие иммунного ответа и определять его специфичность обладает фрагмент молекулы Аг - антигенная детерминанта (эпитоп ), избирательно реагирующая с Аг-распознающими рецепторами и AT. Антигенные детерминанты располагаются в областях Аг, обращенных к его микроокружению.

Эпитоп - наименьшая распознаваемая единица Аг; молекула Аг может иметь несколько эпитопов, то есть быть поливалентной. Чем сложнее молекула Аг и чем больше у неё эпитопов, тем больше вероятность развития иммунного ответа. Структура многих антигенных детерминант известна. Например, в полипептидной последовательности эпитопом может быть фрагмент из 7-8 аминокислотных остатков; свойства антигенности и специфичности определяются также пространственной конфигурацией фрагмента.

Моноклональные AT специфически распознают только одну Аг-детерминанту и связываются с ней. Поликлональные AT, как правило, распознают несколько антигенных детерминант в составе Аг.


Антигены – это любые генетически чужеродные агенты, которые, попав во внутреннюю среду организма или, образуясь внутри организма, вызывают специфическую иммунную реакцию (образование иммунных антител, выработку специфических клеток – сенсибилизированных Т-лимфоцитов и т.д.). Антитела, которые образуются в ответ на антиген, специфически взаимодействуют только с этим антигеном, в результате чего образуются комплексы антиген-антитело .

К антигенам относится огромное число биологически активных макромолекул , как правило, имеющих органическое происхождение (различные биополимеры). Это, в первую очередь, белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты и их комплексы с белками, имеющие растительное, животное, микробное происхождение или искусственно синтезированные вещества. Антигенами также являются бактерии, грибы, простейшие, вирусы, клетки и ткани животных, различные части и органоиды клеток (мембрана, рибосомы, митохондрии), микробные яды, экстракты гельминтов, яды многих змей и пчел.

К антигенам не относятся низкомолекулярные вещества органической и неорганической природы , которые являются структурными компонентами клеток и тканей или образуются в норме в результате обмена веществ (аминокислоты, хлорид натрия, этанол и др.).

Свойства антигенов.

1. Чужеродность – структурное отличие от собственных молекул, из которых состоит организм, которые определяют индивидуальность организма и наследственно закреплены за этим организмом (информация о структуре собственных молекул хранится в генах, в хромосомах), поэтому антигены распознаются иммунной системой, как чужеродные (не свои).

2 . Антигенность – способность вызывать образование антител или сенсибилизированных лимфоцитов.

3. Иммуногенность - способность создавать иммунитет (относится к микробным антигенам).

4. Специфичность – способность взаимодействовать только с теми антителами, которые образовались в ответ на этот антиген. Специфичность определяется наличием на поверхности молекулы антигена определенного участка, который связывает антитело. Этот участок называется антигенной детерминантой или эпитопом . Он представляет собой определенную химическую группировку, которая как "ключ к замку" соответствует определенному участку на молекуле антитела. Именно по этому участку антитело "узнает" свой антиген и специфически связывает его. Таким образом, антитела связывают и нейтрализуют те антигены, которые вызвали их образование. Антигены могут иметь несколько эпитопов.

5. Макромолекулярность - антигенами могут быть вещества с молекулярной массой более 10 тыс. (но могут быть исключения, например, инсулин (М.в. 3800) является антигеном, а декстран (М.в. 100 тыс.) не является антигеном).


6. Жесткость структуры – наличие жестких структур на поверхности молекул, что необходимо для устойчивости детерминанты (чтобы "ключ" подходил к "замку"). Желатин имеет большой молекулярный вес, но не является антигеном, т.к. его молекула имеет очень подвижную структуру.

6. Коллоидное состояние - антиген должен быть в растворенном состоянии (представлен в виде коллоидногораствора). Кератин имеет большой молекулярный вес, но является нерастворимым белком, поэтому он не является антигеном.

Для антигенов белкового происхождения имеет значение способ введения. Они проявляют свойства антигенов только при парентеральном введении (минуя желудочно-кишечный тракт, где белки разрушаются до аминокислот и утрачивают антигенные свойства).

Виды антигенов.

Полные антигены способны вызывать синтез антител и связываться с ними. Это наиболее сильные антигены. К ним относятся белки и их комплексы с углеводами, липидами и нуклеиновыми кислотами. Они имеют 2 и более эпитопа, т.е. являются 2-х и более валентными.

Неполные антигены илигаптены – самостоятельно не вызывают синтез антител, но способны с ними связываться. Способны вызывать выработку антител после соединения с высокомолекулярными белковыми носителями. К гаптенам относятся вещества с небольшим молекулярным весом или более крупные молекулы, не обладающие способностью полных антител. Имеют одну детерминанту.

Полугаптены - неорганические радикалы (йод, бром, нитрогруппа), которые так же, как и гаптены, не вызывают образование антител, но приобретают эту способность после соединения с белками. В отличие от гаптенов не дают видимой реакции с антителами, но связывают и блокируют антитела. Полугаптенами могут быть лекарственные вещества, которые после соединения с белками организма, могут вызывать образование антител. При последующем введении такого лекарства может возникать непереносимость препарата.

Гетероантигены - общие антигены у разных видов живых существ (антигены эритроцитов человека и антигены возбудителя чумы).

Аллоантигены - разные антигены внутри одного вида (антигены эритроцитов человека с разными группами крови).

Аутоантигены - вещества и клетки собственных тканей, лишенные контакта с иммунокомпетентными клетками в эмбриональном периоде.