Какими свойствами должен обладать антиген
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 способности 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).
Источник
Оглавление темы “СD8 лимфоциты. Антиген ( Аг ) представляющие клетки. Классификация антигенов ( Аг ).”:
1. Рецептор Т-клеток. Активация Т-лимфоцитов. Субпопуляции Т-лимфоцитов. СD4+ лимфоциты.
2. СD8 лимфоциты. Т супрессоры. Цитотоксические Т-лимфоциты ( ЦТЛ ). Т-киллеры. Цитотоксический эффект Т-киллеров. Т-клетки памяти.
3. В-лимфоциты. В-клетки. Созревание В-лимфоцитов. Продолжительность жизни B-лимфоцитов. Маркеры В-клеток ( В-лимфоцитов ).
4. Естественные киллеры ( NK-клетки ). Перфорины. Функция естественных киллеров. Задачи NK-клеток.
5. Антиген ( Аг ) представляющие клетки. Иммунные реакции. Классификация имунных реакций. Антигены. Свойства антигенов. Структура антигенов ( Аг ). Валентность Аг.
6. Классификация антигенов ( Аг ). Иммуногены. Гаптены. Непреципитирующие гаптены. Преципитирующие гаптены. Полугаптены. Проантигены.
7. Адъюванты. Адъювант Фройнда. Толерогены. Природа антигенов (Аг). Происхождение антигенов. Молекулярная масса антигенов (Аг).
8. Специфичность антигенов (Аг). Видовые антигены. Групповые антигены (Аг). Гетерогенные антигены (Аг). Антиген Форссмана. Аллоантигены ( изоантигены ).
9. Патологические антигены. Аутоантигены. Врождённые аутоантигены. Приобретённые аутоантигены. Суперантигены.
10. Антигены ( Аг ) микроорганизмов. Антигены бактерий. Капсульные антигены ( К-антигены ( Аг )). Соматические антигены ( O-антигены ( Аг )). Жгутиковые антигены ( H-антигены ( Аг )). Vi-Ar ( Антиген вирулентности ).
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.
Валентность Аг
Белки содержат несколько Аг-детерминант. Количество молекул AT, связывающих все эпитопы, определяет валентность Аг (возрастает пропорционально увеличению молекулярной массы белковой молекулы).
– Также рекомендуем “Классификация антигенов ( Аг ). Иммуногены. Гаптены. Непреципитирующие гаптены. Преципитирующие гаптены. Полугаптены. Проантигены.”
Источник
Понятие об антигенах. Виды антигенов.
Антигенаминазываются вещества или тела, несущие на себе отпечаток чужеродной генетической информации. Это те самые вещества, то “чужое”, против которого “работает” иммунная система. Любые клетки (ткани, органы) не собственного организма (не свои) являются для его иммунной системы комплексом антигенов. Даже некоторые собственные ткани (хрусталик глаза) являются антигенами. Это так называемые “забарьерные ткани“. В норме они не контактируют с внутренней средой организма.
Химическая природа антигенов различна. Это могут быть белки:
· полипептиды,
· нуклеопротеиды,
· липопротеиды,
· гликопротеиды,
· полисахариды,
· липиды высокой плотности,
· нуклеиновые кислоты.
Антигены делят на сильные, которые вызывают выраженный иммунный ответ, и слабые, при введении которых интенсивность иммунного ответа невелика. Сильные антигены, как правило, имеют белковую структуру. Антигены обладают двумя свойствами:
· во-первых, они способны индуцировать развитие иммунного ответа, это свойство называют антигенностью, или антигенным действием;
· во-вторых, они способны взаимодействовать с продуктами иммунного ответа, индуцированного аналогичным антигеном, это свойство называют специфичностью, или антигенной функцией.
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 коньюгировать с белками организма-хозяина или другими носителями и приобретать свойства полноценных антигенов.
Для того чтобы какое-либо вещество проявляло свойства антигена, кроме главного – чужеродности, оно должно обладать еще целым рядом признаков:
· макромолекулярностью (молекулярная масса более 10 тысяч дальтон),
· сложностью строения,
· жесткостью структуры,
· растворимостью,
· способность переходить в коллоидное состояние.
Молекула любого антигена состоит из двух функционально различных частей:
· первая часть – детерминантная группа, на долю которой приходится 2-3 % поверхности молекулы антигена. Она определяет чужеродность антигена, делая его именно этим антигеном, отличающимся от других;
· вторая 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. С проводниковой частью связаны все остальные признаки антигенности, кроме чужеродности.
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;
· варинтспецифические (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).
Среди целлюлярных антигенов основными являются: 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 другие.
Антитела. Свойства антител.
Антителаминазываются сывороточные белки, образующиеся в ответ на действие антигена. Они относятся к сывороточным глобулинам, поэтому называются иммуноглобулины (Ig). Через них реализуется гуморальный тип иммунного ответа.
Антитела обладают двумя свойствами:
· специфичность, т. е. способность вступать во взаимодействие с антигеном, аналогичным тому, который индуцировал (вызвал) их образование;
· гетерогенность по физико-химическому строению, по специфичности, по 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 противомикробные 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 наследует 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.
Вопрос 30. Иммуноглобулины
1. Строение иммуноглобулинов (на примере молекулы иммуноглобулина G).
По своему химическому строению иммуноглобулины – это гликопротеиды.
По физико-химическим и антигенным свойствам иммуноглобулины делятся на классы: G, M, A, E, D.
Молекула иммуноглобулина G построена из двух тяжелых (Н-цепей) и двух легких полипептидных цепей (L-цепи). 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, соответственно), и потому являются разными антигенами. Это изотипические различия иммуноглобулинов. Легкие цепи иммуноглобулинов разных классов представлены двумя типами полипептидов – каппа и лямбда.
Вариабельные участки значительно короче константных участков. Каждая пара легких и тяжелых полипептидных цепей в их С-частях, а также тяжелые цепи между собой связаны дисульфидными 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 Fc-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 этот фрагмент и обозначается как Fc-фрагмент (фрагмент комплемента). Этот же Fc-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 Fab 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 Ig G, т. е. из мономеров, имеющих две тяжелых и две легких цепи, но иммуноглобулины класса М являются пентамерами (построен из 5 таких мономеров), а иммуноглобулины класса А – димером или тетрамером.
Количество мономеров, входящих в состав молекулы того или иного класса иммуноглобулина, определяет ее молекулярную массу. Самые тяжелые – это Ig М, самые легкие – Ig G, вследствие чего они и проходят через плаценту. Очевидно также то, что иммуноглобулины разных классов имеют разное число активных центров: у Ig G их 2, а у Ig М – 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. Ig М высокоавидны, но низкоафинны, Ig G – наоборот, низкоавидны, но высокоафинны.
Если в молекуле антитела функционирует лишь один активный центр, она может связаться лишь с одной антигенной детерминантой 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 другие и выявляются с помощью реакции Кумбса (антиглобулиновый тест).
Источник