Антигены бактерий. Санитарная микробиология Антигены бактерий и вирусов микробиология
Бактериальные антигены. Стенка (наружная мембрана) бактериальной клетки значительно плотнее, чем мембрана животных клеток. В случае грамотрицательных бактерий в ней содержится ЛПС; некоторые виды бактерий образуют еще и поверхностную полисахаридную капсулу, а другие способны экскретировать полисахариды (например, декстраны). Все это служит источником полисахаридных антигенов микрорганизма. Если бактерии или простейшие подвижны, то антигеном может быть белок жгутиков, а в других случаях (гонококки) – белок пилей, также выходящих на клеточную поверхность. Кроме поверхностных (обычно – протективных) антигенов, в бактериях имеются и глубоко лежащие (например, нуклеопротеины, белки клеточных органелл, некоторые ферменты). Они также вызывают образование антител, но обычно к протективным не относятся, хотя возможны и исключения, когда тот или иной белок является фактором патогенности. Ввиду значительных различий по свойствам между капсульными полисахаридами и ЛПС – с одной стороны – и белковыми антигенами – с другой, удобно рассматривать первую группу антигенов особо.
Классические антигенные белки – это анатоксины (дифтерийный, столбнячный и др.).
Вирусы – чрезвычайно гетерогенная группа возбудителей инфекционных заболеваний. Инфекционные частицы (вирионы) различных вирусов обладают различной степенью сложности, различным размером, различными молекулярными механизмами репликации (в частности, одни из них содержат ДНК, другие – РНК). Особенности вирусных инфекций создают большое разнообразие во взаимоотношениях между возбудителями и иммунной системой.
Все вирусные антигены имеют белковую природу; среди них – гликопротеины (обычно – поверхностные), фосфопротеины, нуклеопротеины. Чаще всего протективными являются поверхностные в вирионе гликопротеины, хотя образуемые в ходе иммунного ответа антитела направлены против многих белков, в том числе и расположенных в нуклеокапсиде, "в глубине" вириона.
Принципиальная, отличительная от других возбудителей особенность репродукции вирусов заключается в том, что не все белки, синтез которых индуцируется в инфицированной клетке, входят затем в состав вириона. Часть из них является вспомогательными, обеспечивающими процесс репродукции. Тем не менее, они также могут попадать во внеклеточную среду и служить иммунизирующим материалом.
У большинства вирусов имеются суперокапсидные – поверхностные оболочечные, белковые и гликопротеидные АГ (например, гемагглютинин и нейраминидаза вируса гриппа), капсидные – оболочечные и нуклеопротеидные (сердцевинные) АГ.
Все вирусные антигены – Т-зависимые.
Протективные антигены. Это совокупность антигенных детерминант (эпитопов), которые вызывают наиболее сильный иммунный ответ, что предохраняет организм от повторной инфекции данным возбудителем. Определение вирусных антигенов в крови и других биологических жидкостях широко используется при диагностике вирусных инфекций. Наиболее иммуногенные, протективные пептиды вирусов используются для создания синтетических вакцин. По строению они вариабельны даже у одного вида вирусов.
Пути проникновения инфекционных антигенов в организм разнообразны:
через поврежденную и иногда неповрежденную кожу;
через слизистые оболочки носа, рта, ЖКТ, мочеполовых путей.
Пути распространения антигенов – кровь, лимфа, а также по поверхности слизистых оболочек.
Для характеристики микроорганизмов выделяют родовую, видовую, групповую и типовую специфичность антигенов. Наиболее точная дифференциация осуществляется с использованием моноклональных антител (МКА), распознающих только одну антигенную детерминанту.
Обладая сложным химическим строением, бактериальная клетка представляет целый комплекс антигенов. Антигенными свойствами обладают жгутики, капсула, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, рибосомы и другие компоненты цитоплазмы, токсины, ферменты. Основными видами бактериальных антигенов являются:
Соматические или О- антигены (у грамотрицательных бактерий специфичность определяется дезоксисахарами полисахаридов ЛПС);
Жгутиковые или Н- антигены (белковые);
Поверхностные или капсульные К- антигены.
Выделяют протективные антигены, обеспечивающие защиту (протекцию) против соответствующих инфекций, что используется для создания вакцин.
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).
Среди целлюлярных антигенов основными являются: соматический - О-антиген (глюцидо-липоидо-полипепдидный комплекс), жгутиковый - Н-антиген (белок), поверхностные - капсульные - К-антиген, Vi-антиген. Экстрацеллюлярные антигены - это продукты, секретируемые бактериями во внешнюю среду, в том числе антигены экзотоксинов, ферментов агрессии и защиты, и другие.
Антигены вирусов
В структуре вирусной частицы различают несколько групп антигенов:
· ядерные (или ко ровые)
· капсидные (или оболочечные)
· суперкапсидные.
На поверхности некоторых вирусных частиц встречаются особые V-антигены- гемагглютинин и фермент нейраминидаза.
Антигены вирусов различаются по происхождению. Часть из них – вирусоспецифические . Информация об их строении картирована в нуклеиновой кислоте вируса. Другие антигены вирусов являются компонентами клетки хозяина (углеводы, липиды), они захватываются во внешнюю оболочку вируса при его рождении путем почкования.
Антигенный состав вириона зависит от строения самой вирусной частицы. Антигенная специфичность простоорганизованных вирусов связана с рибо- и дезоксирибонуклеопротеинами. Эти вещества хорошо растворяются в воде и поэтому обозначаются как S-антигены (от лат. Solution- раствор). У сложноорганизованных вирусов часть антигена связана с нуклеокапсидом, а другая – локализуется во внешней оболочке – суперкапсиде. Антигены многих вирусов отличаются высокой степенью изменчивости. Это связано с постоянным мутационным процессом, который претерпевает генетический аппарат вирусной частицы. Примером могут служить вирус гриппа, вирысы иммунодефицитов человека.
14. Антигены гистосовместимости. Н а цитоплазматических мембранах практически всех клеток макроорганизма обнаруживаются антигены гистосовместимости. Большая часть из них относится к системе главного комплекса гистосовместимости, или МНС (аббр. от англ. Major histocompatibility complex).
По химической природе антигены гистосовместимости представляют собой гликопротеиды, прочно связанные с цитоплазматической мембраной клеток. Их отдельные фрагменты имеют структурную гомологию с молекулами иммуноглобулинов и поэтому относятся к единому суперсемейству.
Различают два основных класса молекул МНС. Условно принято, что МНС I класса индуцирует преимущественно клеточный иммунный ответ, а МНС II класса – гуморальный.
МНС I класса состоит из двух нековалентно связанных полипептидных цепей с разной молекулярной массой: тяжелой альфа-цепи и легкой бета-цепи. Альфа-цепь имеет внеклеточный участок с доменным строением (альфа1,альфа2,альфа3-домены), трансмембранный и цитоплазматический.
Бета-цепь представляет собой бета-2-микроглобулин, который «налипает» на альфа3-домен после экспрессии альфа-цепи на цитоплазматической мембране клетки.
Для МНС I класса характерна высокая скорость биосинтеза – процесс завершается за 6 часов. Этот комплекс экспрессируется на поверхности практически всех клеток, кроме эритроцитов и клеток ворсинчатого трофобласта. Плотность МНС I класса достигает 7000 молекул на клетку, и они покрывают около 1% ее поверхности.
У человека МНС обозначили как HLA (аббр. от англ. Human Leukocyte Antigen), так как он ассоциирован с лейкоцитами.
В настоящее время у человека различают более 200 различных вариантов HLA I класса. Они кодируются генами, картированными в трех основных сублокусах 6-й хромосомы и наследуются и проявляются независимо: HLA-A, HLA-B, HLA-C. Локус А объединяет более 60 вариантов, В-130, а С- около 40.
Основная биологическая роль HLA I класса состоит в том, что они определяют биологическую индивидуальность («биологический паспорт») и являются маркерами «своего» для иммунокомпетентных клеток. Заражение клетки вирусом или мутация изменяют структуру HLA I класса.Содержащая чужеродные или модифицированные пептиды молекула МНС I класса имеет нетипичную для данного организма структуру и является сигналом для активации Т-киллеров (CD8 + - лимфоциты). Клетки, отличающиеся по I классу, уничтожаются как чужеродные.
В структуре и функции МНС II класса есть ряд принципиальных отличий. Во-первых , они имеют более сложное строение. Комплекс образован двумя нековалентно связанными полипептидными цепочками (альфа-цепь и бета-цепь), имеющими сходное доменное строение. Альфа-цепь имеет один глобулярный участок, а бета-цепь – два. Обе цепи как трансмембранные пептиды состоят из трех участков – внеклеточного, трансмембранного и цитоплазматического. Во-вторых , «щель Бьоркмана» в МНС II класса образована одновременно обеими цепочками. Она вмещает больший по размеру олигопептид (12-25 аминокислотных остатков), причем последний полностью «скрывается» внутри этой щели и в таком состоянии не обнаруживается специфическими антителами.В-третьих , МНС II класса включает в себя пептид, захваченный из внеклеточной среды путем эндоцитоза, а не синтезированный самой клеткой. В-четвертых , МНС II класса экспрессируется на поверхности ограниченного числа клеток: дендритных, В-лимфоцитах, Т-хелперах, активированных макрофагах, тучных, эпителиальных и эндотелиальных клетках. Обнаружение МНС II класса на нетипичных клетках расценивается в настоящее время как иммунопатология. Биосинтез МНС II класса протекает в эндоплазматическом ретикулуме, образующийся димерный комплекс затем встраивается в цитоплазматическую мембрану. До включения в него пептида комплекс стабилизируется шапероном (калнексином). МНС II класса экспрессируется на мембране клетки в течение часа после эндоцитоза антигена. У человека антиген гистосовместимости получил название HLA II класса. По имеющимся данным, человеческому организму свойственен чрезвычайно высокий полиморфизм HLA II класса, который в большей степени определяется особенностями строения бета-цепи. В состав комплекса входят продукты трех основных локусов: HLA DR, DQ, DP. При этом локус DR объединяет около 300 аллельных форм, DQ – около 400, а DP – около 500. Биологическая роль МНС II класса чрезвычайно велика. Фактически этот комплекс участвует в индукции приобретенного иммунного ответа. Фрагменты молекулы антигена экспрессируются на цитоплазматической мембране особой группы клеток, которая получила название антигенпрезентирующих клеток (АПК ). Это еще более узкий круг среди клеток, способных синтезировать МНС II класса. Наиболее активной АПК считается дендритная клетка, затем – В-лимфоцит и макрофаг. Структура МНС II класса с включенным в него пептидом в комплексе с ко-факторными молекулами CD-антигенов воспринимается и анализируется Т-хелперами (CD4+-лимфоциты). В случае принятия решения о чужеродности включенного в МНС II класса пептида Т-хелпер начинает синтез соответствующих иммуноцитокинов, и включается механизм специфического иммунного реагирования. В итоге активируется пролиферация и окончательная дифференцировка антигенспецифичных клонов лимфоцитов и формирование иммунной памяти. Помимо описанных выше антигенов гистосовместимости, идентифицирован III класс молекул МНС. Локус, содержащий кодирующие их гены, вклинивается между I и II классом и разделяет их. К МНС III класса относятся некоторые компоненты (С2, С4), белки теплового шока, факторы некроза опухоли и др.
Антигены микроорганизмов Антигены микроорганизмов
входящие в состав тела микробов или выделяемые ими в окружающую среду вещества (простые и сложные белки, липополисахариды, полисахариды), обладающие св-вом антигенности (см.). Количество и качество Аг, т.н. антигенная структура микробов, зависят от сложности их строения и активности собственных метаболических процессов. Вирионы простых вирусов имеют один или несколько Аг, к-рые могут по антигенной специфичности сильно варьировать, что определяет существование у таких видов множества серотипов. Вирионы сложных вирусов состоят из нескольких нуклеокапсидных (С, S) и поверхностных(V) Аг. Поверхностные Аг обычно обладают большей протективной активностью и вариабельностью, чем нуклеокапсидные. В состав суперкапсида некоторых вирусов входят мембранные белки хозяина, что снижает или извращает иммунный ответ организма хозяина (см. Антигены гетерофильные). В инфицированных вирусом клетках обнаруживаются дополнительные Аг, к-рых нет ни у вириона, ни у нормальной клетки хозяина. Это т.н. ранние или функциональные белки вируса. Антигенная структура бактерий состоит из десятков Аг. В зависимости от локализации у бактерий выделяют несколько групп Аг. Антигенные вещества капсулы или микрокапсулы называют капсульными или оболочечными Аг (К-Аг). Они имеют полисахаридную, белковую, полипептидную или реже комплексную хим. природу. Антигенная активность их ниже остальных Аг, а протективная, как правило, выше. Антигенная активность К-Аг многих бактерий вариабельна, что широко используют для целей систематики. При росте на питательных средах бактерии часто теряют способность к синтезу К-Аг, а при попадании в восприимчивый организм синтез К-Аг включается или активируется. Молекулы капсульного вещества обычно непрочно фиксированы к клеточной стенке, поэтому К-Аг обнаруживаются не только в месте локализации микроба, но и широко диффундируют по организму. Выраженными антигенными св-вами обладает белок, из к-poro построены жгутики бактерий, - Н-Аг. Для Н-Аг характерны термолабильность, выраженная типовая вариабельность, относительно невысокая протективная активность. Белок, из к-рого построены реснички, также обладает антигенными св-вами, отличными от белка жгутиков. Клеточная стенка бактерий содержит несколько типов макромолекул с антигенной активностью. Наиболее изучен и известен О-Аг , обладающий выраженными антигенными, протективными, а также токсическими св-вами. О-Аг состоит из липополисахарида, к последнему присоединены олигосахаридные цепочки, определяющие специфичность молекулы. Утрата синтеза олигосахаридов ведет к потере видовой и типовой специфичности бактерий. Многочисленны цитоплазматические Аг, к-рые характеризуются белковым и нуклеопротеидным составом. Обычно они антигенно родственны у филогенетически близких видов. Их антигенная активность иногда сочетается с аллергенной и толерогенной. Антигенными св-вами обладают липопротеиды мембранных структур. Некоторые группы бактерий, кроме того, продуцируют внеклеточные Аг, к к-рым относят эктоферменты и экзотоксины. Еще более сложны и многообразны Аг грибов и простейших. По специфичности Аг м. разделяют на: видоспецифические - обнаруживаются у всех штаммов того или иного вида и не встречаются у штаммов др. видов; типоспецифические - встречаются у отдельных вариантов того или иного вида; гетерофильные - общие для штаммов разных видов; стадиоспецифические - свойственны определенным стадиям развития вида; штаммоспецифические - выявляемые только у отдельных штаммов. Аг м. функционально активны как в свободном состоянии, так и в составе микробных клеток, поэтому термин Аг нередко распространяется и на целые особи микробов. Иммунный ответ животного организма на такие корпускулярные Аг сложный и проявляется развитием разных иммунол. феноменов: клеточного и гуморального иммунного ответа, ГНТ и ГЗТ, иммунол. толерантности.
(Источник: «Словарь терминов микробиологии»)
Смотреть что такое "Антигены микроорганизмов" в других словарях:
Продукты жизнедеятельности, выделяемые клетками микроорганизмов в среду и обладающие свойствами антигена (слизь, экзотоксины, напр., дифтерийный токсин и др.). (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) … Словарь микробиологии
АНТИГЕНЫ - (от греч. anti приставка, означающая противоположность или враждебность, и genes рождающий, рожденный), высокомолекулярные соединения, которые при парентеральном введении в организм вызывают иммунологическую реакцию,… …
- (от греч. anti приставка, означающая противодействие, и genes рождающий, рожденный), орг. в ва, способные реагировать с рецепторами лимфоцитов иммунной системы и стимулировать тем самым иммунный ответ организма. Характер такого ответа (напр.,… … Химическая энциклопедия
I Иммунология (иммун[итет] (Иммунитет) + греч. logos учение) медико биологическая наука о защитных свойствах организма, его иммунитете. Изучает молекулярные, клеточные и физиологические реакции организма на Антигены микроорганизмов и продукты… … Медицинская энциклопедия
ИММУНОЭЛЕКТРОФОРЕЗ - иммуноэлектрофорез, метод электрофоретического разделения смеси антигенов (антител) в геле с последующим их проявлением по реакции в этом же геле с соответствующими антителами (антигенами). После завершения электрофореза вырезают в 1% ном… … Ветеринарный энциклопедический словарь
- (лат. vaccinus коровий) препараты, получаемые из микроорганизмов или продуктов их жизнедеятельности; применяются для активной иммунизации людей и животных с профилактической и лечебной целями. Вакцины состоят из действующего начала специфического … Медицинская энциклопедия
Лимфоцит, компонент иммунной системы человека. Изображение сделано сканирующим электронным микроскопом Иммунная система подсистема, существующая у большинства животных и объединяющая органы и ткани, которые защищают организм от заболеваний,… … Википедия
Лимфоцит, компонент иммунной системы человека. Изображение сделано сканирующим электронным микроскопом Иммунная система подсистема, существующая у позвоночных животных и объединяющая органы и ткани, которые … Википедия
I Иммунитет (лат. immunitas освобождение, избавление от чего либо) невосприимчивость организма к различным инфекционным агентам (вирусам, бактериям, грибкам, простейшим, гельминтам) и продуктам их жизнедеятельности, а также к тканям и веществам… … Медицинская энциклопедия
I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… … Медицинская энциклопедия
Книги
- Ветеринарная микробиология и микология. Учебник , Колычев Николай Матвеевич, Госманов Рауис Госманович. Учебник состоит из шести разделов: `Общая микробиология`, `Основы учения об инфекции`, `Основы иммунологии`, `Методы диагностики инфекционных болезней`, `Частная микробиология и микология`,…
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.
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.
