Структура иммунной системы

Тема 21. Антигены.

Содержание:                                                     

• Антигены и их свойства

• Антигены микроорганизмов

• Антигены организма человека

АНТИГЕНЫ  И  ИХ  СВОЙСТВА

Первоначально термин антиген (от англ. Antibodi  generator) применяли для обозначения любой молекулы, индуцирующей образование В-клетками специфических антител. Однако теперь этот термин имеет более широкий смысл, обозначая любую молекулу, которую могут специфически распознавать элементы системы приобретенного иммунитета, т.е. В-клетки или Т-клетки, либо и те и другие. Антиген - это инициатор и движущая сила всех реакций приобретенного иммунитета. Иммунная система возникла для распознавания и разрушения чужеродных агентов, а также устранения источника их образования - бактерий, инфицированных вирусом клеток и т.п. Когда антиген элиминирован, иммунный ответ прекращается. Антигены - вещества различного происхождения, несущие признаки генетической чужеродности и вызывающие развитие иммунных реакций (гуморальных, клеточных, состояние иммунной толерантности, индуцирование иммунной памяти).

Свойства антигена определяются комплексом признаков: иммуногенность, антигенность, специфичность. Иммуногенность - способность антигена индуцировать в организме иммунный ответ. Антигенность - способность антигена взаимодействовать только с гомологичными антителами и лимфоцитами определенного клона. Специфичность - структурные особенности, отличающие один антиген от другого. Способность вызывать развитие иммунного ответа и определять его специфичность обладает фрагмент молекулы антигена - антигенная детерминанта (эпитоп), избирательно реагирующая с антигенраспознающими рецепторами и антителами. Молекула антигена может иметь несколько эпитопов, то есть быть поливалентной. Чем сложнее молекула антигена и чем больше у нее эпитопов, тем больше вероятность развития иммунной ответа. Иммуногены или полные антигены - это вещества, вызывающие полноценный иммунный ответ и обладающие свойствами: иммуногенностью, антигенностью и специфичностью. Иммуногенами являются биополимеры - белки, их комплексы с углеводами (гликопротеиды), а также сложные полисахариды, липополисахариды с высокой молекулярной массой. Чем дальше от человека в эволюционном отношении отстоят организмы, тем бoльшую иммуногенность проявляют их белки. Гаптены - неполные антигены, относительно простые вещества, способные участвовать в иммунологических взаимодействиях, но не способные самостоятельно индуцировать иммунный ответ. Гаптены обладают свойствами антигенностью и специфичностью, но не обладают иммуногенностью. Гаптены после присоединения к крупным, обычно белковым молекулам (носителям), могут приобретать свойства полного антигена. Толерогены - антигены, способные подавлять иммунные реакции с развитием специфической неспособности отвечать на них.

АНТИГЕНЫ МИКРООРГАНИЗМОВ

Большинство возбудителей инфекционных заболеваний человека, их структуры и токсины - полноценные антигены, вызывающие развитие иммунных реакций.

Антигены бактерий. По расположению в бактериальной клетке выделяют антигены:

Капсульный антиген - К Ag

Жгутиковый антиген - H Ag

Соматический антиген - O Ag

О-Аг большинства бактерий представлены термостабильным липополисахаридно-полипептидным комплексом; у грамотрицательных бактерий О-Аг представляет эндотоксин. Н-Аг представлен термолабильным белком флагеллином. К-Аг большинства бактерий имеют полисахаридную природу. По чувствительности к температуре К-Аг подразделяются на А-, В- и L-антигены. Наиболее термостабильными являются А-Аг, выдерживающие кипячение более 2 часов. В-Аг  выдерживают нагревание при температуре 60°С в течение часа, а L-Аг разрушаются при нагревании до 60°С. Для идентификации выделенных микроорганизмов в лаборатории применяют внутривидовую или внутриродовую дифференциацию микроорганизмов, основанную на различиях в антигенной структуре. При этом символически отображают антигенную структуру бактерий в виде антигенной формулы. Например, антигенную формулу одного из сероваров E. coli, вызывающую колиэнтериты у детей раннего возраста обозначают как О55:К5:Н21 (серовар, относящийся к серогруппе О55).

Рис. 1. Антигены бактерий: О-антиген (3 - клеточная стенка); Н-антиген (7 - жгутик); К-антиген (2 - капсула).

Антигены  вирусов В каждом вирионе любого вируса содержатся различные антигены. Одни из них являются вирусспецифическими. 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.

Рис. 2. Антигены вирусов гриппа (слева) и гепатита В (справа) поверхностные (V-антигены) и серцевинные (S-антигены).

АНТИГЕНЫ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

Все ткани и клетки организма человека обладают антигенными свойствами. Одни антигены специфичны для всех млекопитающих, другие видоспецифичны для человека, третьи - для отдельных групп, их называют изоантигенами (например, антигены групп крови). К антигенам, свойственным только данному организму относятся антигены тканевой совместимости

Изоантигены Изоантигены или групповые антигены - это антигены, по которым отдельные индивидуумы или группы особей одного вида различаются между собой. В эритроцитах, лейкоцитах, тромбоцитах, а также в плазме крови людей открыто несколько десятков изоантигенов. Изоантигены, генетически связаны, объединены в группы, получившие название: система АВО, резус и др. В основе деления людей на группы по системе АВО лежит наличие или отсутствие на эритроцитах антигенов, обозначенных А и В. В соответствии с этим все люди подразделены на 4 группы. Группа I (О) - антигены отсутствуют, группа II (А) - в эритроцитах содержится антиген А, группа III (В) - эритроциты обладают антигеном В, группа IV (АВ) - эритроциты обладают обоими антигенами. Поскольку в окружающей среде имеются микроорганизмы, обладающие такими же антигенами (их называют перекресно-реагирующими), у человека имеются антитела к этим антигенам, но только к тем, которые у него отсутствуют. К собственным антигенам организм толерантен. При переливании крови или эритроцитов реципиенту, в крови которых содержатся антитела к соответствующему антигену, в сосудах происходит агглютинация перелитых несовместимых эритроцитов, что может вызвать шок и гибель реципиента. У части людей эритроциты содержат еще особый антиген, получивший название резус-антигена (Rh). По наличию или отсутствию Rh-антигена люди разделяются на две группы - резус (Rh)-положительных и резус (Rh)-отрицательных. При переливании крови Rh-отрицательному реципиенту, если эритроциты донора содержат Rh-антиген, может развиваться гемолитическая желтуха.

Рис. 3. Рецепторы, встроенные в мембрану эритроцита, являются антигенами организма (изоантигены) в том числе антигены А и В системы АВО и резус фактор.

Антигены главного комплекса тканевой (гисто) совместимости. Помимо антигенов, свойственных всем людям и групповых антигенов, каждый организм обладает уникальным набором антигенов, свойственных только ему самому. Эти антигены кодируются группой генов, находящихся у человека на 6 хромосоме, и называются антигенами главного комплекса тканевой совместимости и обозначаются МНС-антигены (англ. Major histocompatibility complex). МНС-антигены человека впервые были обнаружены на лейкоцитах и поэтому имеют другое название - HLA (Human leucocyte antigens). МНС-антигены относятся к гликопротеинам и содержатся на мембранах клеток организма, определяя его индивидуальные свойства и индуцируют трансплантационные реакции, за что они получили третье название - трансплантационные антигены. Кроме того, МНС-антигены играют обязательную роль в индукции иммунного ответа на любой антиген. Белки I класса находятся на поверхности практически всех клеток организма. Антигены I класса обеспечивают представление антигенов цитотоксическим CD8+-лимфоцитам, а распознавание этого антигена антигенпредставляющим клеткам другого организма при трансплантации приводит к развитию трансплантационного иммунитета. МНС-антигены II класса находятся преимущественно на антигенпредставляющих клетках - дендритных, макрофагах, В-лимфоцитах. Основная роль в иммуногенезе антигенов II класса - участие в представлении чужеродных антигенов Т-хелперным лимфоцитам.

Рис. 4. Антигены главного комплекса гистосовместимости I класса представляют антиген (темно-синий круг)Т-киллерам, антигены II класса представляют антиген Т-хелперам.

Структура иммунной системы