Антигены – это высокомолекулярные соединения. При попадании в организм вызывают иммунную реакцию и взаимодействуют с продуктами этой реакции: антителами и активированными лимфоцитами.
Классификация антигенов.
1. По происхождению:
1) естественные (белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, бактериальные экзо– и эндотоксины, антигены клеток тканей и крови);
2) искусственные (динитрофенилированные белки и углеводы);
3) синтетические (синтезированные полиаминокислоты, полипептиды).
2. По химической природе:
1) белки (гормоны, ферменты и др.);
2) углеводы (декстран);
3) нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК);
4) конъюгированные антигены (динитрофенилированные белки);
5) полипептиды (полимеры a-аминокислот, кополимеры глутамина и аланина);
6) липиды (холестерин, лецитин, которые могут выступать в роли гаптена, но, соединившись с белками сыворотки крови, они приобретают антигенные свойства).
3. По генетическому отношению:
1) аутоантигены (происходят из тканей собственного организма);
2) изоантигены (происходят от генетически идентичного донора);
3) аллоантигены (происходят от неродственного донора того же вида);
4) ксеноантигены (происходят от донора другого вида).
4. По характеру иммунного ответа:
1) тимусзависимые антигены (иммунный ответ зависит от активного участия Т-лимфоцитов);
2) тимуснезависимые антигены (запускают иммунный ответ и синтез антител В-клетками без Т-лимфоцитов).
Выделяют также:
1) внешние антигены; попадают в организм извне. Это микроорганизмы, трансплантированные клетки и чужеродные частицы, которые могут попадать в организм алиментарным, ингаляционным или парентеральным путем;
2) внутренние антигены; возникают из поврежденных молекул организма, которые распознаются как чужие;
3) скрытые антигены – определенные антигены (например, нервная ткань, белки хрусталика и сперматозоиды); анатомически отделены от иммунной системы гистогематическими барьерами в процессе эмбриогенеза; толерантность к этим молекулам не возникает; их попадание в кровоток может приводить к иммунному ответу.
Иммунологическая реактивность против измененных или скрытых собственных антигенов возникает при некоторых аутоиммунных заболеваниях.
Свойства антигенов:
1) антигенность – способность вызывать образование антител;
2) иммуногенность – способность создавать иммунитет;
3) специфичность – антигенные особенности, благодаря наличию которых антигены отличаются друг от друга.
Гаптены – низкомолекулярные вещества, которые в обычных условиях не вызывают иммунной реакции, но при связывании с высокомолекулярными молекулами приобретают иммуногенность. К гаптенам относятся лекарственные препараты и большинство химических веществ. Они способны вызывать иммунный ответ после связывания с белками организма.
Антигены или гаптены, которые при повторном попадании в организм вызывают аллергическую реакцию, называются аллергенами.
2. Антигены микроорганизмов
Инфекционные антигены – это антигены бактерий, вирусов, грибов, простейших.
Существуют следующие разновидности бактериальных антигенов:
1) группоспецифические (встречаются у разных видов одного рода или семейства);
2) видоспецифические (встречаются у различных представителей одного вида);
3) типоспецифические (определяют серологические варианты – серовары, антигеновары – внутри одного вида).
В зависимости от локализации в бактериальной клетке различают:
1) О – АГ – полисахарид; входит в состав клеточной стенки бактерий. Определяет антигенную специфичность липополисахарида клеточной стенки; по нему различают сероварианты бактерий одного вида. О – АГ слабо иммуногенен. Он термостабилен (выдерживает кипячение в течение 1–2 ч), химически устойчив (выдерживает обработку формалином и этанолом);
2) липид А – гетеродимер; содержит глюкозамин и жирные кислоты. Он обладает сильной адьювантной, неспецифической иммуностимулирующей активностью и токсичностью;
3) Н – АГ; входит в состав бактериальных жгутиков, основа его – белок флагеллин. Термолабилен;
4) К – АГ – гетерогенная группа поверхностных, капсульных антигенов бактерий. Они находятся в капсуле и связаны с поверхностным слоем липополисахарида клеточной стенки;
5) токсины, нуклеопротеины, рибосомы и ферменты бактерий.
Антигены вирусов:
1) суперкапсидные антигены – поверхностные оболочечные;
2) белковые и гликопротеидные антигены;
3) капсидные – оболочечные;
4) нуклеопротеидные (сердцевинные) антигены.
Все вирусные антигены Т-зависимые.
Протективные антигены – это совокупность антигенных детерминант (эпитопов), которые вызывают наиболее сильный иммунный ответ, что предохраняет организм от повторного инфицирования данным возбудителем.
Пути проникновения инфекционных антигенов в организм:
1) через поврежденную и иногда неповрежденную кожу;
2) через слизистые оболочки носа, рта, ЖКТ, мочеполовых путей.
Гетероантигены – общие для представителей разных видов антигенные комплексы или общие антигенные детерминанты на различающихся по другим свойствам комплексах. За счет гетероантигенов могут возникать перекрестные иммунологические реакции.
У микробов различных видов и у человека встречаются общие, сходные по строению антигены. Эти явления называются антигенной мимикрией.
Суперантигены – это особая группа антигенов, которые в очень малых дозах вызывают поликлональную активацию и пролиферацию большого числа Т-лимфоцитов. Суперантигенами являются бактериальные энтеротоксины, стафилококковые, холерные токсины, некоторые вирусы (ротавирусы).
Оглавление темы "СD8 лимфоциты. Антиген (Аг) представляющие клетки. Классификация антигенов (Аг).":Антигены (Аг) микроорганизмов. Антигены бактерий. Капсульные антигены (К-антигены (Аг)). Соматические антигены (O-антигены (Аг)). Жгутиковые антигены (H-антигены (Аг)). Vi-Ar (Антиген вирулентности).
Большинство возбудителей инфекционных заболеваний человека, их структуры и токсины - полноценные антигены (Аг ), вызывающие развитие иммунных реакций.
Антигены бактерий
По расположению в бактериальной клетке выделяют антигены (Аг ): капсульные антигены (К-Аг ; у видов, образующих капсулу), соматические антигены (О-Аг ) и жгутиковые антигены (Н-Аг ) (рис. 10-6).
Рис. 10-6. Основные антигены (Аг) бактериальной клеткиСоматические антигены (O-антигены (Аг )) большинства бактерий представлены термостабильным липополисахаридно-полипептид-ным комплексом; у грамотрицательных бактерий О-Аг представляет эндотоксин. Термолабильные жгутиковые антигены (H-антигены (Аг )) образованы белком флагеллином. Капсульные Аг большинства бактерий имеют полисахаридную природу. У сальмонелл также выделен термолабильный Vi-Ar (Аг вирулентности ), выявление которого имеет важное значение для серотипирования бактерий.
Особую группу составляют протективные антигены (Аг) [от лат. protectio, защита] - термолабильные белки, иммунизация которыми защищает лабораторных животных от гибели после заражения летальными дозами патогенных микроорганизмов. В настоящее время подобные Аг выделены у возбудителей сибирской язвы, чумы, бруцеллёза, туляремии и коклюша. Нередко протективные
Антигены (Аг ) применяют для изготовления вакцин.
Каждый микроорганизм, как бы примитивно он ни был устроен, содержит несколько антигенов. Чем сложнее его структура, тем больше антигенов можно обнаружить в его составе.
У различных микроорганизмов, принадлежащих к одним и тем же систематическим категориям, различают группоспецифические антигены - встречаются у разных видов одного и того же рода или семейства, видоспецифические - у различных представителей одного вида и типоспецифические (вариантные) антигены - у разных вариантов в пределах одного и того же вида. Последние подразделяют на серологические варианты, или серовары. Среди бактериальных антигенов различают Н, О, К и др.
Жгутиковые Н-антигены. Как видно из названия, эти антигены входят в состав бактериальных жгутиков. Н-антнген представляет собой белок флагеллин. Он разрушается при нагревании, а после обработки фенолом сохраняет свои антигенные свойства.
Соматический О-антиген. Ранее полагали, что О-антиген заключен в содержимом клетки, ее соме, поэтому и назвали его соматическим антигеном. Впоследствии оказалось, что этот антиген связан с бактериальной клеточной стенкой.
О-антиген грамотрицательных бактерий связан с ЛПС клеточной стенки. Детерминантными группами этого слижного комплексного антигена являются концевые повторяющиеся звенья полисахаридных цепей, просоединенные к ее основной части. Состав Сахаров в детерминантных группах, так же как и их число, у разных бактерий неодинаков. Чаще всего в них содержатся гексозы (галактоза, глюкоза, рамноза и др.), аминосахар (М-ацетилглюкозамин). О-антиген термистабилен: сохраняется при кипячении в течение 1-2 ч, не разрушается после обработки формалином и этанолом. При иммунизации животных живыми культурами, имеющими жгутики, образуются антитела к О- и Н-антигенам, а при иммунизации кипяченой культурой образуются антитела только к О-антнгену.
К-антигены (капсульные). Эти антигены хорошо изучены у эшерихий и сальмонелл. Они, так же как О-антигены, тесно связаны с ЛПС клеточной стенки и капсулой, но в отличие от О-антигена содержат главным образом кислые нолисахариды: глюкуроновую, галактуроновую и другие уроновые кислоты. По чувствительнсти к температуре К-антигены подразделяют на А-, В- и L-антигены. Наиболее термостабильными являются А-антигены, выдерживающие кипячение более 2 ч. В-антигены выдерживают нагревание при температуре 60°С в течение часа, а L-антигены разрушаются при нагревании до 60°С.
К-антигены располагаются более поверхностно, чем О-антигены, и часто маскируют последние. Поэтому для выявления О-антигенов необходимо предварительно разрушить К-антигены, что достигается кипячением культур. К капсульным антигенам относится так называемый Vi-антиген. Он обнаружен у брюшнотифозных и некоторых других энтеробактерий, обладающих высокой вирулентностью, в связи с чем данный антиген получил название антигена вирулентности.
Капсульные антигены полисахаридной природы выявлены у пневмококков, клебсиелл и других бактерий, образующих выраженную капсулу. В отличие от группоспецифических О-антигенов они часто характеризуют антигенные особенности определенных штаммов (вариантов) данного вида, которые на этом основании подразделяются на серовары. У сибиреязвенных бацилл капсульный антиген состоит из полипептидов.
Антигены бактериальных токсинов. Токсины бактерий обладают полноценными антигенными свойствами в том случае, если они являются растворимыми соединениями белковой природы.
Ферменты, продуцируемые бактериями, в том числе факторы патогенности, обладают свойствами полноценных антигенов.
Протективные антигены. Впервые обнаружены в экссудате пораженной ткани при сибирской язве. Они обладают сильно выраженными антигенными свойствами, обеспечивающими иммунитет к соответствующему инфекционному агенту. Протективные антигены образуют и некоторые другие микроорганизмы при попадании в организм хозяина, хотя эти антигены не являются их постоянными компонентами.
Антигены вирусов. В каждом вирионе любого вируса содержатся различные антигены. Одни из них являются вирусспецифически-ми. В состав других антигенов входят компоненты клетки хозяина (липиды, углеводы), которые включаются в его внешнюю оболочку. Антигены простых вирионов связаны с их нуклеокапсидами. По своему химическому составу они принадлежат к рибонуклеопротеидам или дезоксирибонуклеопротеидам, которые являются растворимыми соединениями и поэтому обозначаются как S-антигены (solutio-раствор). У сложноорганизованных вирионов одни антигенные компоненты связаны с нуклеокапсидами, другие - с гликопротеидами внешней оболочки. Многие простые и сложные вирионы содержат особые поверхностные V-антигены - гемагглютинин и фермент нейраминидазу. Антигенная специфичность гемагглютинина у разных вирусов неодинакова. Данный антиген выявляется в реакции гемагглютинации или ее разновидности - реакции гемадсорбции. Другая особенность гемагглютинина проявляется в антигенной функции вызывать образование антител - антигемашпотининов и вступать с ними в реакцию торможения гемагглютинации (РТГА).
Вирусные антигены могут быть группоспецифическими, если они обнаруживаются у разных видов одного и того же рода или семейства, и типоспецифическими, присущими отдельным штаммам одного и того же вида. Эти различия учитываются при идентификации вирусов.
Наряду с перечисленными антигенами в составе вирусных частиц могут присутствовать антигены клетки хозяина. Так, например, вирус гриппа, выращенный на аллантоисной оболочке куриного эмбриона, реагирует с антисывороткой, полученной к аллантоисной жидкости. Этот же вирус, взятый из легких инфицированных мышей, реагирует с антисывороткой к легким данных животных и не реагирует с антисывороткой к аллантоисной жидкости.
Гетерогенные антигены (гетероантигены). Общие антигены, обнаруженные у представителей различных видов микроорганизмов, животных и растений, называют гетерогенными. Например, гетерогенный антиген Форсмана содержится в белковых структурах органов морской свинки, в эритроцитах барана и сальмонеллах.
Микроорганизмы представляют собой сложный комплекс антигенов.
Группоспецифические антигены встречаются у разных видов одного и того же рода или семейства. Видоспецифические антигены - у разных представителей одного вида. Типоспецифи-ческие антигены (или вариантные) - у разных вариантов в пределах одного и того же вида. Последние подразделяют на серологические варианты (серовары).
Среди бактериальных антигенов различают Н-, О-, К- и др.
Н – жгутиковые антигены;
К – капсульные антигены;
О – соматический антиген клеточной стенки.
Жгутиковый Н-антиген представлен белком флагеллином жгутиков бактерий. Он разрушается при нагревании, при 5б-80°С, а после обработки фенолом сохраняет свои свойства. Н-антиген получают путем инактивации микробной взвеси формалином.
Соматический О-антиген . Ранее полагали, что О-антиген заключен в содержимое клетки, ее соме, поэтому назвали его соматическим антигеном. Впоследствии оказалось, что этот антиген связан с клеточной стенкой бактерий. О-антиген грамотрицательных бактерий связан с липополисахаридами клеточной стенки. Детерминантными группами этого сложного комплексного антигена являются концевые повторяющиеся звенья полисахаридных цепей (О-специфическая цепь ЛПС), присоединенных к ее основной части. Число и состав сахаров у разных бактерий неодинаковы. Чаще всего в них содержатся гексозы (глюкоза, галактоза, рамноза и др.), аминосахар N-ацетилглюкозамин. У грамотрицательных бактерий О-антиген является их эндотоксином.
О-антиген термостабилен: он сохраняется при кипячении в течение 1-2 часов.
При иммунизации живыми культурами, имеющими жгутики, образуются антитела к О- и Н-антигенами, а при иммунизации кипяченой культурой образуются антитела только к О-антигену.
К-антигены (капсульные) так же, как О-антигены, тесно связаны с липополисахаридами клеточной стенки и с капсулой, но в отличие от О-антигена содержат главным образом кислые полисахариды: глюкуроновую, галактуроновую и другие уроновые кислоты.
По чувствительности к температуре К-антигены подразделяются на А-, В- и L-антигены. А-антигены выдерживают кипячение в течение более 2-х часов. В-антигены не разрушаются при t 60°C в течение часа, L-антигены разрушаются при нагревании до 60°С.
К-антигены располагаются более поверхностно, чем О-антигены, и часто маскируют их. Поэтому для выявления О-антигена нужно кипячением разрушить К-антиген.
Капсульные антигены полисахаридной природы выявлены у пневмококков, клебсиелл и других бактерий, образующих выраженную капсулу. У сибиреязвенных бактерий капсульный антиген состоит из полипептидов.
К капсульным антигенам относится так называемый Vi-антиген брюшнотифозных и некоторых других энтеробактерий, обладающих высокой вирулентностью, в связи с чем данный антиген получил название антигена вирулентности .
Протективный антиген был получен из отечной жидкости сибиреязвенного карбункула. Это термолабильный белок (разрушается при 56°С в течение 30 мин). Он обладает сильно выраженными иммуногенными свойствами, обеспечивающими иммунитет к соответствующему агенту. Протективный антиген образуют возбудители чумы, бруцеллеза, туляремии, коклюша при попадании в организм хозяина, однако он не является их постоянной составной частью.
Отдельные структуры микроорганизмов, экзо- и эндотоксины обладают свойством полноценных антигенов. Различают общие для родственных видов антигены - видовые и групповые, и антигены типоспецифические, свойственные определенному типу (варианту).
По расположению в микробной клетке различают антигены капсульные (у бактерий, образующих капсулы), поверхностные - антигены клеточной стенки (К-антигены), соматические (О-антигены) и жгутиковые (Н-антигены). Капсульные антигены лучше всего изучены у Е. coli. Различают несколько поверхностных антигенов, входящих в состав К-антигена, которые обозначают латинскими буквами А, В и L. А-антиген - капсульный, В- и L-антигены - поверхностные клеточной стенки, по химическому строению представляют собой полисахариды и полипептиды.
Соматические О-антигены локализованы во внутреннем слое клеточной стенки и цитоплазматической мембране клетки и представляют собой липополисахаридо-полипептидный комплекс, обладающий специфичностью и иммуногенными свойствами. У грамотрицательных бактерий О-антиген является их эндотоксином. Соматический антиген термостабилен.
Жгутиковые Н-антигены присутствуют у всех подвижных бактерий. Это термолабильные белковые комплексы, обладающие у многих энтеробактерий двумя наборами детерминант - специфической (первой) и неспецифической (второй или групповой) фазами.
Экзотоксины большинства микроорганизмов обладают свойствами полноценных антигенов с выраженной неоднородностью в пределах вида и рода. Антигенными свойствами обладают также споры: они содержат антиген, общий вегетативной клетке, и споровой антиген.
Среди бактериальных антигенов выделяют так называемые защитные или протективные антигены. Антитела, синтезированные на эти антигены, защищают организм от заражения данным микробом. Протективными свойствами обладают капсульные антигены пневмококков, М-протеин стрептококков, А-протеин стафилококков, экзотоксин сибиреязвенной бациллы, белковые молекулы внутренних слоев стенки некоторых грамотрицательных бактерий и др. Очищенные протективные антигены не обладают пирогенными и аллергезирующими свойствами. Установлено, что в результате естественного отбора среди микробов возникают такие штаммы, у которых антигены сходны с антигенами организма человека и животных. При заражении такими микробами иммунная система на них не реагирует, так как лимфоциты их не распознают. Например, у стрептококков есть антигены, общие с антигенами тканей млекопитающих животных, в этом случае при заражении возбудитель будет беспрепятственно размножаться в организме и обусловит его гибель.
Антигены некоторых микробов обладают адгезивными свойствами. Природа адгезивности во многом еще не ясна. Помимо связи с определенными антигенными структурами отмечают таковую с определенным набором ферментов (например, у холерного вибриона нейраминидазы, глалуронидазы).
Все антигены (природные и искусственные) состоят из двух компонентов. Один из них представлен высокомолекулярным коллоидным веществом (белком), что определяет его антигенные свойства. Другой компонент состоит из аминокислотных остатков, полисахаридов или липидов, расположенных на поверхности белка. Он определяет специфичность антигена и называется детерминантной группой. Таким образом, в качестве детерминант-ной группы функционирует не вся молекула антигена, а только ее сравнительно небольшая часть, которая непосредственно реагирует с антителом. На поверхности антигена обычно располагается несколько детерминантных групп, обладающих одинаковой или близкой специфичностью, что обусловливает поливалентность антигена. Изучение специфичности антигенов и природы детерминантных групп имеет важное теоретическое и практическое значение. Изменяя детерминантную группу антигена, можно целенаправленно изменить его специфичность, т. е. конструировать искусственные антигены с новой иммунохимической специфичностью.
Общие антигены у представителей различных видов микробов, животных и растений называют гетерогенными. Например, гетерогенный антиген Форсмана содержится в органах морской свинки, в эритроцитах барана и у сальмонелл. Гетерогенные антигены состоят из белков, липидов и углеводов; липиды и углеводы обусловливают их специфичность. Гетерогенные антигены отличаются друг от друга по своему химическому составу.
Существование общих гетероантигенов у животных и паразитирующих в их организме микробов можно рассматривать как приспособление разных патогенных микробов к существованию в организме за счет общих антигенов. В результате подобной маскировки организм недостаточно активно отвечает на инфекцию, вызванную патогенными агентами, вследствие чего он остается перед ними незащищенным.