Антигены и антитела. Иммуноглобулины. Иммунный статус

1.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.

2. 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.

3. 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:

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.

Иммуноглобулины

• 1. Строение иммуноглобулинов
• 2. Защитная роль иммуноглобулинов разных классов

1. По своему химическому строению иммуноглобулины — это глико-протеиды.

По физико-химическим и антигенным свойствам иммуноглобули­ны делятся на классы: G, M, A, E, D.

Молекула иммуноглобулина G построена из 2 тяжелых (Н-цепей) и 2 легких полипептидных цепей (L-цепей).

Каждая полипептидная цепь состоит из вариабельной (V), ста­бильной (константной, С) и так называемой шарнирной частей.

Тяжелые цепи иммуноглобулинов разных классов построены из разных полипептидов (гамма-, мю-, альфа-, дельта-, эпсилон-пептидов) и потому являются разными антигенами.

Легкие цепи представлены 2 типами полипептидов — каппа- и лямбда-пептидами.

Вариабельные участки значительно короче константных участ­ков. Каждая пара легких и тяжелых полипептидных цепей в их С-частях, а также тяжелые цепи между собой связаны дисуль-фидными мостиками.

Ни тяжелые, ни легкие цепи свойствами антител (взаимодей­ствие с гаптенами) не обладают. При гидролизе папаином мо­лекула иммуноглобулина G распадается на 3 фрагмента — 2 Fab-фрагмента и Fс-фрагмент.

Последний представляет собой остатки тяжелых цепей, их константные части. Он не обладает свойством антитела (не взаимодействует с антигеном), но обладает сродством к ком­плементу, способен фиксировать и активировать его. В связи с этим фрагмент и обозначается как Fс-фрагмент (фрагмент комплемента). Этот же Fс-фрагмент обеспечивает прохождение иммуноглобулинов G через гематоэнцефалический или плацен­тарный барьеры.

Два других фрагмента иммуноглобулина G представляют собой остатки тяжелой и легкой цепи с их вариабельными частями. Они идентичны друг другу и обладают свойством антител (взаимодействуют с антигеном), в связи с этим эти фрагменты и обозначаются как Fab,-(фрагмент-антитело).

Поскольку ни тяжелые, ни легкие цепи не обладают свойством антитела, но оно выявляется у Fаь-фрагментов, очевидно, что за взаимодействие с антигеном ответственны именно вариа­бельные части тяжелых и легких цепей. Они формируют уни­кальную по строению и пространственной организации струк­туру — активный центр антитела. Каждый активный центр любого иммуноглобулина соответствует детерминантной груп­пе соответствующего антигена как “ключ замку.

Молекула иммуноглобулина G имеет 2 активных центра. По­скольку строение активных центров иммуноглобулинов одного

класса, но разной специфичности неодинаково, то эти молеку­лы (антитела одного класса, но разной специфичности) явля­ются разными антителами. Эти различия обозначаются как идиотипические различия иммуноглобулинов, или идиотипы.

Молекулы иммуноглобулинов других классов построены по тому же принципу, что и IgG, т. е. из мономеров, имеющих 2 тяже­лых и 2 легких цепи, но иммуноглобулины класса М являются пентамерами (построены из 5 таких мономеров), а иммуногло­булины класса А — димерами или тетрамерами.

Количество мономеров, входящих в состав молекулы того или иного класса иммуноглобулина, определяет ее молекулярную массу. Самые тяжелые — это IgM, самые легкие — IgG, вслед­ствие чего они и проходят через плаценту.

Очевидно также то, что иммуноглобулины разных классов имеют разное число активных центров: у IgG их 2, а у IgM — 10. В связи с этим они способны связать разное число молекул антигена, и скорость этого связывания будет различной.

Скорость связывания иммуноглобулинов с антигеном — это их авидность.

Прочность этой связи обозначают как аффинитет.

IgM высокоавидны, но низкоафинны, IgG — наоборот, низко-авидны, но высокоафинны.

Если в молекуле антитела функционирует лишь один актив­ный центр, она может связаться лишь с одной антигенной де-терминантой без последующего образования сетевой структуры комплексов антиген — антитело. Такие антитела называются неполными. Они не дают видимых на глаз реакций, но тормозят реакцию антигена с полными антителами.

Неполные антитела играют важную роль в развитии резус-конфликта, аутоиммунных заболеваний (коллагенозы) и др. и выявляются с помощью реакции Кумбса (антиглобулиновый тест).

2. Защитная роль иммуноглобулинов разных классов также не одинакова.

Иммуноглобулины класса Е (реагины) реализуют развитие ал­лергических реакций немедленного типа (гиперчувствитель­ность немедленного типа – ГНТ). К FаЬ-фрагментам фиксиро­ванных в тканях реагинов (Fс-фрагмент связан с рецепторами тканевых базофилов) присоединяются поступающие в орга­низм аллергены (антигены), что приводит к освобождению биологически активных веществ, запускающих развитие аллер­гических реакций. При аллергических реакциях тканевые базо-филы повреждаются комплексом антиген — антитело и выде­ляют гранулы, содержащие гистамин и другие биологически активные вещества.

Иммуноглобулины класса А могут быть:

• сывороточными (синтезируются в плазматических клетках селе­зенки, лимфатических узлов, имеют мономерную и димерную структуру молекулы и составляют 80% содержащегося в сыво­ротке IgA);

• секреторными (синтезируются в лимфатических элементах сли­зистых оболочек).

Последние отличаются наличием секреторного компонента (бета-глобулина), присоединяющегося к молекуле иммуногло­булина при его прохождении через эпителиальные клетки сли­зистой.

Секреторные иммуноглобулины играют существенную роль в ме­стном иммунитете, препятствуя адгезии микроорганизмов на слизистых оболочках, стимулируют фагоцитоз и активируют комплемент, могут проникать в слюну, молозиво.

Иммуноглобулины класса М первыми синтезируют в ответ на антигенное раздражение. Они способны связывать большое количество антигенов и играют важную роль в формировании антибактериального и антитоксического иммунитета. Большую часть сывороточных антител составляют иммуноглобу­лины класса G, на долю которых приходится до 80% всех им­муноглобулинов. Они образуются на высоте первичного и вто­ричного иммунного ответа и определяют напряженность имму­нитета против бактерий и вирусов. Кроме того, они способны проникать через плацентарный и гематоэнцефалический барьер. Иммуноглобулины класса D, в отличие от иммуноглобулинов других классов, содержат N-ацетилгалактозоамин и неспособны фиксировать комплемент. Уровень IgD повышается при мие-ломной болезни и хронических воспалительных процессах.

Иммунный статус

• 1. Понятие об иммунном статусе
• 2. Первичные иммунодефицитные состояния
• 3. Вторичные иммунодефицитные состояния
• 4. Методы оценки иммунного статуса

1. Состояние функциональной активности иммунной системы чело­века в целом имеет жизненно важное значение для организма и обозначается понятием “иммунный статус “.

Иммунный статус — это количественная и качественная харак­теристика состояния функциональной активности органов им­мунной системы и некоторых неспецифических механизмов про-тивомикробной защиты.

Нарушения иммунного статуса и способности к нормальному иммунному ответу на разные антигены называют иммунодефи-цитными состояниями (иммунодефицитами), которые делятся.

• на первичные (врожденные, наследственные);

2. Первичный иммунодефицит человека — генетически обусловлен­ная неспособность организма реализовать то или иное звено им­мунитета. Проявляются вскоре после рождения, наследуются, как правило, по рецессивному типу.

Первичные иммунодефицитные состояния могут выражаться в поражениях В- и Т-системы иммунитета и вспомогательных клеток (антителообразование и клеточные формы) иммунного ответа, а могут быть и комбинированными, но все они назы­ваются специфическими, в отличие от наследственно обуслов­ленных дефектов неспецифических факторов защиты — фаго­цитоза, системы комплемента и др.

Наиболее характерным клиническим проявлением первичных иммунодефицитных состояний являются рецидивирующие ин­фекции верхних дыхательных путей и пищеварительного трак­та, пиодермии, артриты, остеомиелиты.

При недостаточности гуморального иммунитета преобладают бактериальные инфекции; при недостаточности клеточного — вирусные и грибковые.

3. Вторичные иммунодефицитные состояния возникают как след­ствие нарушений иммунорегуляции и других патологических про­цессов, сопровождаются лимфопенией и гипогаммаглобулинемией.

Вторичные иммунодефициты связаны со следующими обстоя­тельствами:

• • перенесенными инфекционными заболеваниями (корь, грипп, проказа, кандидоз);
• • соматическими (с нефротическим синдромом);
• • онкологическими (опухоли лимфоретикулярной природы) за­болеваниями;
• • ожогами;
• • тяжелыми травмами;
• • обширными хирургическими вмешательствами;
• • некоторыми лечебными воздействиями (рентгеновское облуче­ние, лучевая терапия опухолей, терапия кортикостероидами, цитостатиками и иммунодепрессантами при трансплантации тканей и органов, тимэктомия, спленэктомия и др.).

При хроническом лимфолейкозе, миеломе, макроглобулине -мии и заболеваниях, сопровождающихся потерей белка, пре­имущественно страдает В-система иммунитета.

При лимфогранулематозе, болезни Ходжкина, проказе, вирус­ных инфекциях — Т-система.

Старость представляет собой выраженный Т-иммунодефицит.

4. Для выявления иммунодефицитных состояний возникает необхо­димость оценки показателей функциональной активности им­мунной системы, т. е. иммунного статуса. Оценка иммунного статуса слагается из нескольких этапов:

• клинико-лабораторного, который включает в себя:

• сбор и оценку иммунологического анамнеза (частота ин­фекционных заболеваний, характер их течения, выражен­ность температурной реакции, наличие очагов хронической инфекции, реакции на вакцинации или введение лекарст­венных средств);

• оценку результатов общего клинического анализа крови (содержание гранулоцитов, моноцитов, лимфоцитов);

• выявление с помощью бактериологических, вирусологиче­ских и/или серологических исследований бактерионоси­тельства и вирусоносительства;

• лабораторно-иммунологического. На этом этапе в иммунологи­ческой лаборатории проводятся исследования, целью которых, собственно, и является качественная и количественная оценка функциональной активности иммунной системы (иммуннокомпетентных клеток). Для этого разработан ряд (набор) тес­тов, которые делят на тесты 1-го (ориентировочного) и 2-го (аналитического) уровней.

Тесты 1-го уровня являются ориентировочными и позволяют выявить грубые нарушения деятельности иммунной системы.

Они включают в себя определение:

• общего и относительного числа лимфоцитов;

• основных субпопуляций (Т- и В-клетки);

• фагоцитарной активности лейкоцитов;

• концентрации иммуноглобулинов разных классов в сыворотке крови.

Общее (абсолютное) и относительное число лимфоцитов опре­деляют по данным клинического анализа крови. Содержание Т- и В-лимфоцитов подсчитывают в реакции иммунофлюорес-ценции, используя меченые моноклональные флюоресцирую­щие сыворотки к специфическим поверхностным антигенным маркерам, обозначаемым символами CD (claster differentiation). Таких антигенных маркеров известно несколько десятков, но отдельные из них характерны для того или иного типа клеток:

• рецептор CD3 — всех Т-лимфоцитов;

• рецепторы CD19, 20, 21, 72 – В-лимфоцитов;

• рецепторы CD4 — Т-хелперы;

• рецепторы CD8 — Т-супрессоры;

• рецепторы CD16 — NK-клетки (натуральные киллеры).

Более доступным и простым, но менее точным и устаревшим является метод розеткообразования. Он основан на том, что В-лимфоциты могут адсорбировать на своей поверхности эрит­роциты мышей, а Т-лимфоциты — эритроциты барана (их также могут образовывать NK-клетки). Лимфоцит с прилип­шими к нему эритроцитами — это и есть розетка, их подсчи­тывают в окрашенных по Романовскому-Гимзе мазках из смеси лимфоцитов и соответствующих эритроцитов.

Для оценки фагоцитарной активности нейтрофилов крови оп­ределяют процент фагоцитирующих клеток и фагоцитарный по­казатель (среднее количество микробных клеток, поглощен­ных одним лейкоцитом).

Концентрацию (уровень) иммуноглобулинов разных классов G, М, А и Е в сыворотке крови определяют в реакции преципитащи в геле