В каком году был введен термин антиген. Антигены и антитела

Антигеном называют вещество или формы вещества, способные, при попадании внутрь организма, вызвать (индуцировать) иммунный ответ. Такие вещества в медицинской литературе часто называют иммуногенами. Процедура введения антигена в организм называется иммунизацией .

Антигены (иммуногены) – это крупные молекулы с большой молекулярной массой. Но бывают и исключения, когда иммунная система отвечает и на не слишком большие молекулы. Может получиться антиген при связывании маленьких молекул (например, молекулы ароматических веществ) с большой молекулой (макромолекулой), которая будет носителем, а маленькую молекулу в этом случае называют гаптеном . Случаи аллергических реакций немедленного или замедленного типа связывают часто именно с гаптенами.

В роли антигена могут выступать разнообразные объекты, содержащие в себе соответствующие вещества. Это могут быть пищевые, пыльцевые, инсектицидные, бытовые объекты, латекс, красители, ксенобиотики, различные виды имплантатов, опухолевые клетки и много других объектов. По своей химической природе антигенами являются белки, полисахариды, фосфолипиды и их комбинации.

Антигены несут признаки чужеродной информации. Но что именно и каким образом распознает иммунная система организма? Иммунная система обладает разнообразным арсеналом клеточных структур для распознавания и дестабилизации антигенов . Важную роль в деле идентификации антигена играют Т- и В-лимфоциты, они наделены специальными рецепторами (анализаторами) для узнавания антигена. И с помощью этих рецепторов лимфоциты анализируют молекулы наружных мембран клеток и межклеточных тканей чужеродного объекта. Зарождаясь в органах иммунной системы , лимфоциты наделяются рецепторами, которые изначально «заточены» на определение любого вида антигена, поступающего в организм, даже потенциально неизвестного иммунной системе.

В-лимфоцит находит антиген, поглощает и начинает процесс расщепления антигена, превращая его в антигенпрезентирующий комплекс (набор веществ «удобоваримый» для Т-лимфоцита), подготавливая его к презентации для Т-лимфоцита (без такой подготовительной работы Т-лимфоцит не в состоянии распознать антиген). Т-лимфоцит распознает подходящий для него подготовленный антиген и начинает делиться, то есть формировать клон себе подобного Т-лимфоцита. Число таких клонов может достигать нескольких миллионов, и каждый имеет специфические рецепторы для того же антигена. Клоны необходимы для того, чтобы на все молекулы антигена хватило клеток Т-лимфоцитов. Элиминируя молекулы антигена Т-лимфоциты привлекают к работе и другие фагоциты, чтобы с их помощью вывести из организма антигены. Весь процесс называется гуморальным иммунным ответом .

Существует интересная особенность иммунной системы строить иммунный ответ на антигены с помощью Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов или с помощью только В-лимфоцитов. В этом смысле все антигены подразделяют на тимусозависимые, когда участвуют Т- и В-лимфоциты, и тимусонезависимые, когда участвуют только В-лимфоциты. Тимусонезависимые антигены обозначают как ТН-антигены.

Антитела - это ответ иммунной системы на наличие в организме антигена. Антитела представляют собой молекулы иммуноглобулинов, особых растворимых белков. За выработку антител отвечают В-лимфоциты. Иммуноглобулины связывают молекулы антигенов, нейтрализуя их. Далее путем фагоцитоза молекулы элиминируют (выводят) из организма. Антитела, то есть иммуноглобулины, имеют уникальную возможность связывать молекулы антигена в том виде, в котором эти молекулы попадают в организм (без предварительной обработки молекулы, как в случаях с Т-лимфоцитами), поэтому иммуноглобулины называют антигенраспознающими и антигенсвязывающими молекулами. В таких случаях тратится меньше времени на ответную иммунную реакцию организма. Такие иммуноглобулины (антитела) участвуют в иммунном ответе, когда речь идет о нахождении в организме тимусонезависимых антигенов (ТН-антигенов).

Вот такая довольно замысловатая схема работы иммунной системы при попадании антигена в организм позволяет человеку бороться с вредоносными микроорганизмами и веществами, обеспечивая себе дальнейшую жизнь.

В организме при проявлении иммунного ответа взаимодействуют антитела и антигены. Однако в определенных условиях последние могут вызвать состояние так называемой специфической безответности - толерантности. Антитела и антигены способствуют формированию иммунологической памяти. Далее рассмотрим второй тип веществ. В статье выясним, что такое антиген.

Общие сведения

Что такое антиген? Проще говоря, это, как правило, чужеродные соединения. К ним относят полисахариды, белки и их комплексы. При изменении посредством химической модификации можно получить "конъюгированные" вещества. Такие соединения могут быть сформированы на основе белков, которые принадлежат непосредственно самому реципиенту. Аутологичное вещество, денатурированное химическим либо физическим способом, также может превращаться в антиген.

Определение

В организм могут проникнуть биополимеры либо синтетические их аналоги, способные вызвать иммунный ответ. Эти соединения и называются антигенами. Они способствуют выработке клеток-эффекторов тимической природы. Появляющиеся на фоне иммунной реакции антитела начинают специфическим образом взаимодействовать с антигенами или химическими соединениями, имеющими сходное строение. Если последние не провоцируют защитного ответа, то их называют гаптенами. Именно они провоцируют иммунологическую толерантность. Способность вызывать защитную реакцию имеют синтетические полипептиды, выступая в качестве белковых антигенов. Однако необязательно их первичная и пространственная структура должна быть подобна таковой какому-либо конкретному белковому соединению. Существенным фактором проявления антигенных свойств у этих веществ заключается в образовании стойкой пространственной структуры. В связи с этим полимеры, сформированные из одной аминокислоты (гомополимеры) не обладают свойствами вызывать иммунный ответ. Антигенные способности появляются у полипептидов, при образовании которых задействованы 2 аминокислоты.

Вопросы исследования

Что такое антиген? Классическая иммунология называет таким веществом целую клетку животного либо бактериального происхождения. Однако это неверно с химической точки зрения. Выше сказано, что такое антиген по сути. Это не клетка, в которой присутствует большое количество нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов. Антигены человека, полученные в очищенном виде, могут использоваться для индукции иммунной реакции. При этом она будет специфична для того или иного биополимера. Рассматривая очищенную структуру в качестве индивидуального антигена, любое их сочетание необходимо описывать как семейство отдельных соединений. Данный термин может применяться при обозначении спонтанно агрегирующего определенного биополимера. Примером могут служить некоторые антигены вирусов или бактерий. Так, жгутиков грамотрицательных микроорганизмов рода Сальмонелл, флагеллин может обнаруживаться как в полимеризованном, так и мономерном виде. И в том, и другом случае данный антиген может индуцировать формирование антител, при том, что условия для этого разные. В частности, полимер феллагелина тимусонезависим, а мономер - тимусозависим.

Связь с молекулярной массой

Установить ее можно только при сравнении веществ одного класса. Например, это касается различных белков с однотипной третичной и вторичной структурами: фибриллярных и глобулярных. В подобных случаях можно устанавливать прямую зависимость между способностью полимера индуцировать формирование антител и его молекулярной массой. Данная закономерность, тем не менее, не является абсолютной. Кроме прочего, она зависит от иных свойств соединения, как химических, так и биологических.

Степень проявления свойств

Выраженность антигенных характеристик белков, выступающих в качестве наиболее обширного и значимого класса, будет зависеть от степени удаленности в эволюционном отношении донора, от которого получено соединение, и реципиента, которому оно вводится. Корректным будет лишь в том случае, если при оценке использованы однотипные вещества. К примеру, если альбумином сыворотки крысы и человека иммунизировать мышей, то на первый ответ будет более выражен. Если биополимер отличается повышенной чувствительностью к расщеплению, то его свойства будут менее выражены, чем у вещества, проявляющего большую стойкость к ферментативному гидролизу. Так, в случае использования синтетических полипептидов либо белковых конъюгатов в качестве антигенов, более выраженным будет ответ на то вещество, в составе которого присутствуют неприродные D-аминокислоты. Решающая роль в проявлении иммунного ответа отводится генотипу реципиента.

Детерминантные группы

Ими обозначают молекулярные участки биополимера, синтетического его аналога либо конъюгированного антигена, которые распознаются антигенсвязывающими В-лимфоцитными рецепторами и антителами. В молекуле обычно присутствует несколько детерминантных групп, различных по своему строению. Каждая из них может по нескольку раз повторяться. Если в молекуле соединения присутствует только одна группа с определенным строением, формирования против нее антител происходить не будет. В процессе увеличения идентичных комплексов будет возрастать и иммунный ответ на них. Однако этот процесс будет идти до определенного момента, после чего будет снижаться и может совершенно не наблюдаться впоследствии. Данное явление было исследовано в процессе использования конъюгированных антигенов с разным количеством заместителей, выполнявших задачу детерминантной группы. Отсутствие иммунной реакции на биополимеры с повышенной эпитопной плотностью обусловлено механизмом активации лимфоцитов В-группы.

Раково-эмбриональный антиген

Он представляет собой одну из разновидностей белков нормальной ткани, которая у здоровых людей вырабатывается в незначительном объеме клетками некоторых органов. РЭА по своей химической структуре является соединением углеводов и белка. Назначение его у взрослых неизвестно. Однако в период внутриутробного формирования он достаточно интенсивно синтезируется органами системы пищеварения, выполняя при этом достаточно важные задачи. Они связаны со стимуляцией клеточного размножения. Раково-эмбриональный антиген выявляется в тканях пищеварительных органов, но в достаточно малом количестве. Название данного онкомаркера отчасти характеризует его биологическую природу, но по большей части все же свойства, являющиеся ценными при лабораторном исследовании. Термин "эмбриональный" имеет связь с физиологическими задачами во время развития в дородовой период, "антиген" свидетельствует о возможности идентификации его в биологических средах при помощи иммунохимического метода связывания. При этом непосредственно в организме он не проявляет каких-либо свойств. В норме у здорового организма концентрация РЭА достаточно низкая. На фоне же онкологического процесса его уровень возрастает достаточно резко, достигая довольно больших показателей. В этой связи его характеризуют как тканевый маркер онкологических патологий, или онкомаркер.

Уровень РЭА

Анализ на антиген применяется в диагностике разных злокачественных новообразований, главным образом рака прямой и толстой кишки. Исследование осуществляется на ранних стадиях патологий, в процессе наблюдения за течением заболевания и контроля над эффективностью терапевтических мероприятий. На фоне рака толстой и прямой кишки тест отличается наивысшей чувствительностью. Именно это позволяет применять его при первичной диагностике. После успешного выполнения операции по удалению всей опухолевой ткани концентрация РЭА приходит в норму максимум спустя два месяца. Регулярные анализы впоследствии позволяют оценивать состояние пациента после получения им лечения. Обнаружение высокого уровня РЭА позволяет своевременно выявить рецидив патологии. При снижении содержания антигена на фоне терапии специалисты делают вывод о результативности лечебного воздействия.

Повышение концентрации РЭА: диапазон патологий

Однако тест не считается для опухолей абсолютно специфичным. Повышение уровня РЭА может отмечаться на фоне разных заболеваний внутренних органов, имеющих воспалительную и другую природу. У 20-50 % пациентов с доброкачественными патологиями поджелудочной железы, кишечника, легких и печени концентрация антигена немного увеличивается. То же самое наблюдается на фоне циррозов, хронических гепатитов, язвенных колитов, муковисцидоза, эмфиземы, бронхитов, болезни Крона, панкреатитов, пневмонии, аутоиммунных болезней, туберкулеза. Кроме этого, повышение уровня может обуславливаться не заболеванием, а, к примеру, регулярным приемом спиртного либо курением.

Особенности переливания крови

Основной из них является специфичность и индивидуальность, которыми обладают антигены эритроцитов. При несовместимости биополимеров реципиента и донора категорически запрещено. В противном случае неизбежны патологические процессы и даже смерть больного. В иммуногенетике для тестирования и исследования эритроцитарных антигенов используются методы К ним, в частности, относят реакции гемолиза, преципитации, агглютинации. Эритроцитарные гены представлены в виде сложных биополимерных макромолекул. Они накапливаются на строме (оболочке) и соединяются с прочими молекулами соединений. Для каждой особи характерен индивидуальный химический состав и собственная структура.

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.

ФАКТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ

Наряду с факторами неспецифической защиты среда организма защищена от проникающих в нее чужеродных макромолекул, в том числе от патогенных микробов, механизмами специфического иммунного ответа. Эти механизмы приобретаются организмом после контакта с конкретным чужеродным веществом, носящим название антиген. Действие этих механизмов строго избирательно и распространяется только на конкретный антиген, который индуцировал иммунный ответ. Реализация иммунного ответа является функцией высоко специализированной иммунной системы организма. Основные защитные функции иммунной системы - распознавание и элиминацию чужеродных макромолекул - осуществляют иммунокомпетентные клетки (лимфоциты), а также продуцируемые и секретируемые ими макромолекулы - антитела (иммуноглобулины).
Специфический иммунный ответ является одним из компонентов общей системы защиты организма, в которой все вышеперечисленные клетки и макромолекулы взаимосвязаны. Местом функциональной кооперации всех перечисленных клеток и макромолекул служат органы и ткани иммунной системы организма.

Лимфоциты

Лимфоциты - это единственные клетки организма, способные специфически распознавать и различать разные антигены и отвечать активацией на контакт с определенным антигеном.
Лимфоциты находятся в состоянии рециркуляции, т.е. постоянно происходит обмен клетками между кровью, лимфой и лимфоидными органами. Это необходимо для реализации специфического иммунного ответа, так как иммунная система должна быть готова ответить на любой из множества чужеродных антигенов, попадающих в любой участок тела. Поскольку каждый отдельный антиген распознается лишь очень небольшой частью популяции лимфоцитов, только постоянная рециркуляция может создать условия для встречи каждого антигена с единичными лимфоцитами, несущими специфические для него антиген-распознающие рецепторы .
Встретив и распознав этот антиген, лимфоциты размножаются (пролиферация) и дифференцируются , благодаря клональной селекции. Большая часть из них принимает непосредственное участие по уничтожению антигена, а меньшая часть остается в виде долгоживущих активированных клеток памяти и в данный момент участие в защите не принимает.
При весьма сходной морфологии малые лимфоциты делятся на две популяции, имеющие различные функции и продуцирующие разные белки. В зависимости от места созревания в организме подразделяются на Т -(тимус) иВ - (бурса Фабрициуса, костный мозг) лимфоциты .

Рис. 1. Клональная селекция лимфоцитов (схема). После антигенной стимуляции лимфоциты размножаются и дифференцируются. Большая часть из них активно участвуют в уничтожении антигена, а меньшая остается в виде долгоживущих клеток памяти.

В-лимфоциты
Каждая В-клетка генетически запрограммирована на синтез поверхностного рецептора иммуноглобулиновой природы(иммуноглобулиновые антигенраспознающие рецепторы ), специфичного к одному определенному антигену. Встретив и распознав этот антиген, В-клетки размножаются и дифференцируются в плазматические клетки , которые образуют и выделяют в растворимой форме большие количества таких рецепторных молекул, называемых антителами. Антитела представляют собой крупные гликопротеины и содержатся в крови и тканевой жидкости. Благодаря своей идентичности исходным рецепторным молекулам они взаимодействуют с тем антигеном, который первоначально активировал В-клетки.

Рис. 2. В-лимфоциты после антигенной стимуляции размножаются и дифференцируются в плазматические клетки (ПК), которые образуют и выделяют антитела.

Т-лимфоциты
Другая популяция получила название Т-лимфоциты в связи с их дифференцировкой в тимусе. Имеются несколько субпопуляций Т-клеток с различными функциями. Одни взаимодействуют с мононуклеарными фагоцитами, способствуя разрушению локализованных в них микроорганизмов. Другие взаимодействуют с В-клетками, помогая им размножаться, созревать и образовывать антитела. Обе эти субпопуляции Т-клеток названы хелперными Т-клетками (Тх ) и для них характерен поверхностный маркер CD4+ . Первые из них обозначаются как Тх1 (Th1)-клетки, они участвуют в реализации реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) и способны синтезировать ИЛ-2, ИФНg и лимфотоксин, а вторые обозначаются - Тх2 (Th2)-клетки и продуцируют ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6 и ИЛ-10. Таким образом Т-хелперы являются индукторами (активаторами) иммунных реакций.
Третья субпопуляция Т-клеток осуществляет разрушение клеток организма, зараженных вирусами или иными внутриклеточно размножающимися патогенными микробами. Этот тип активности Т-клеток назван цитотоксичностью, а сами клетки соответственно цитотоксическими Т-лимфоцитами (ТЦТЛ или ТCTL или Тц ) или Т-киллерами (Тк), они имеют маркер CD8+ .
Свои функции воздействия на другие клетки Т-лимфоциты осуществляют путем выделения растворимых белков - цитокинов , которые передают сигналы другим клеткам, или путем прямых межклеточных контактов. В цитотоксической реакции атакующая клетка направляет содержимое своих гранул наружу, к клетке-мишени. Гранулы цитотоксических Т-клеток содержат соединения, называемые перфоринами , которые способны создавать каналы в наружной мембране клеток-мишеней. (Подобно этому, антитела, связавшись с поверхностью клетки-мишени, могут привлечь комплемент для перфорирования ее цитоплазматической мембраны). Кроме того гранулы содержат лимфотоксины , которыми цитотоксические лимфоциты, путем введения через проделанное отверстие в мембране, лизируют клетку-мишень. Некоторые цитотоксические клетки способны также своим сигналом включать программу саморазрушения клетки-мишени - процесс апоптоза .
Как правило, распознавание антигена Т-клетками происходит только при том условии, что он презентирован на поверхности других клеток в ассоциации (комплексе) с молекулами МНС. В распознавании участвует специфичный к антигену Т-клеточный рецептор (ТкР или TCR ) , функционально и структурно сходный с той поверхностью молекулы иммуноглобулина, которая у В-клеток служит антигенсвязывающим рецептором. При этом Т-хелперы распознают антиген в ассоциации с МНС II класса, Т- киллеры - с МНС I класса.

Наиболее полное и точное определение, что такое антиген, дает академик Р. В. Петров: «Антигены - это все те же вещества, которые несут признаки генетически чужеродной информации и при введении в организм вызывают развитие специфических иммунологических реакций».

Таким образом, антигены индуцируют образование антител и эффекторов клеточного иммунитета и вступают с ними в реакцию.

Хорошими антигенами являются белки, но антигенность присуща многим сложным полисахаридам, липополисахаридам, полипептидам, а также некоторым искусственным высокомолекулярным соединениям. Простые элементы - железо, медь, хлорид натрия, глюкоза и другие не обладают антигенными свойствами. Специфического отпечатка работы разных генов на этих молекулах нет. Эта специфичность проявляется на более высоком уровне организации биологических макромолекул. Так, аминокислоты, соединенные в полипептидную цепь достаточной величины и сложности, приобретают антигенность.

Существуют еще гаптены , или неполные антигены , - это вещества, которые не вызывают образование антител в организме, но способны вступать в реакцию с имеющимися антителами. Гаптенами могут быть простые химические вещества. Но если соединить гаптен с носителем (белком или другим высокомолекулярным веществом), то он может стимулировать образование антител.

Считают, что большинство естественных антигенов состоит из двух частей: высокомолекулярной (чаще белковой), определяющей функцию антигена, и небелковой, придающей антигену специфичность - фактор специфичности, детерминанты, эпитопы.

Основными характеристиками активности антигенов являются антигенность, специфичность и иммуногенность.

Иммуногенность - способность антигена вызывать иммунный ответ и созданать иммунитет, обеспечивающий защиту организма от проникновения и развита возбудителя, имеющего в составе аналогичные антигены.

В серологических реакциях главную роль играют антигенность и специфичность.

Антигенность - способность антигена вызывать образование антител. Различают сильные и слабые антигены. Существует несколько объяснений антигенной активности, но не одно из них не является исчерпывающим.

Однако установлено, что антигенность определяется:

величиной молекулы антигена (молекулярная масса должна быть не менее 10 000 Д); химической чужеродностью; жесткостью структуры детерминанты антигена; сложностью структуры молекулы антигена.

Специфичность - свойство антигена вступать во взаимодействие только со специфическими (гомологичными) антителами. Эту специфическую связь обеспечивают детерминанты антигена.

Антигенная детерминанта - небольшой участок молекулы антигена, образующий пространственную конфигурацию за счет остатков молекул аминокислот, углеводов или липидов, которая и является фактическим местом присоединения молекулы антител.

Детерминанты часто сравнивают с валентностью. Антигены в основном имеют несколько детерминант, т. е. они многовалентны. Поэтому даже небольшая молекула антигена может присоединить несколько молекул антител.

Соединение антигена с антителами обеспечивается ионными, водородными, ван-дер-вальсовыми и гидрофобными связями.

Поскольку большинство белков являются хорошими антигенами, следовательно, и вирусные белки также обладают антигенными свойствами. Вирусы содержат белки, отличающиеся друг от друга физико-химическими и антигенными свойствами. Так, у вируса гриппа наиболее хорошо изучены три антигена: S-антиген (растворимый), по которому в РСК определяют тип вируса гриппа (А, В, С); суперкапсидная оболочка вируса гриппа (V-антиген) содержит два важных вирусных антигена - гемагглютинин (Н) и нейраминидазу (N), обусловливающие штаммоспецифические особенности вируса в реакции торможения гемагглютинирующей и реакции торможения нейраминидазной активности. В естественных условиях у вируса гриппа периодически антигены Н и N изменяются. Так, среди людей наблюдали циркуляцию вируса гриппа с антигенной структурой H0N1 (1934 г.), H1N1 (1947 г.), H2N2 (1957 г.), H3N2 (1968 г.).

На вирусные антигены в организме вырабатываются антитела.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

1.1. ПОНЯТИЯ ИНФЕКЦИИ И ИНФЕКЦИОННОЙ БОЛЕЗНИ

Инфекция – сумма биологических реакций, которыми макроорганизм отвечает на внедрение микробного (инфекционного) агента, вызывающего нарушение постоянства внутренней среды (гомеостаза).

Аналогичные процессы, вызванные простейшими, называются инвазиями.

Сложный процесс взаимодействия между микроорганизмами и их продуктами, с одной стороны, клетками, тканями и органами человека и животных – с другой, характеризуется чрезвычайно широким разнообразием своего проявления. Патогенетические и клинические проявления этого взаимодействия между микроорганизмами и макроорганизмом обозначаются термином инфекционная болезнь (заболевание).

Другими словами, понятия «инфекционная болезнь» и «инфекция» абсолютно не равнозначны, заболевание – это только одно из проявлений инфекции. Хотя даже в специальной литературе в настоящее время термин «инфекция» достаточно широко употребляется для обозначения соответствующих инфекционных болезней. Например, в выражениях «кишечные инфекции», «воздушно–капельные инфекции. Инфекционные болезни по–прежнему наносят огромный ущерб различным биологическим видам.

За последние годы зарегистрировано 38 новых инфекций – так называемых эмерджентных болезней, в том числе ВИЧ, геморрагические лихорадки, «болезнь легионеров», вирусные гепатиты, прионные болезни; причем в 40% случаев это нозологические формы, ранее считавшиеся неинфекционными.

Особенности инфекционных болезней состоят в следующем:

1. их этиологическим фактором является микробный агент;
2. они передаются от больного к здоровому;
3. оставляют после себя ту или иную степень невосприимчивости;
4. характеризуются цикличностью течения;
5. имеют ряд общих синдромов.

1.2. КЛИНИЧЕСКИЕ СТАДИИ ИНФЕКЦИОННОГО ЗАБОЛЕВАНИЯ

В соответствии с этими особенностями любое инфекционное заболевание имеет определенные клинические стадии (периоды) своего течения, выраженные в той или иной степени:

• инкубационный период – период от момента проникновения инфекционного агента в организм человека до появления первых предвестников заболевания. Возбудитель в этот период обычно не выделяется в окружающую среду, и больной не представляет эпидемиологической опасности для окружающих;
• продромальный период – проявление первых неспецифических симптомов заболевания, характерных для общей интоксикации макроорганизма продуктами жизнедеятельности микроорганизмов и возможным действием бактериальных эндотоксинов, освобождающихся при гибели возбудителя; они также не выделяются в окружающую среду;

  Период разгара заболевания – проявление специфических симптомов заболевания. При наличии в этом периоде развития заболевания характерного симптомокомплекса клиницисты называют такое проявление заболевания манифестной инфекцией, а в тех случаях, когда заболевание в этот период протекает без выраженных симптомов, – бессимптомной инфекцией. Этот период развития инфекционного заболевания, как правило, сопровождается выделением возбудителя из организма, вследствие чего больной представляет эпидемиологическую опасность для окружающих; данные состояния характеризуются периодом исходов. В этот период возможны:

• рецидив заболевания – возврат клинических проявлений болезни без повторного заражения за счет оставшихся в организме возбудителей;
• суперинфекция – инфицирование макроорганизма тем же возбудителем до выздоровления. Если это происходит после выздоровления, то будет называться реинфекцией, так как возникает в результате нового заражения тем же возбудителем (как это часто бывает при гриппе, дизентерии, гонорее);
• бактерионосительство, или, вернее, микробоносительство, – носительство возбудителя какого–либо инфекционного заболевания без клинических проявлений;
• полное выздоровление (реконвалесценция) – в этот период возбудители также выделяются из организма человека в больших количествах, причем пути выделения зависят от локализации инфекционного процесса. Например, при респираторной инфекции – из носоглотки и ротовой полости со слюной и слизью; при кишечных инфекциях – с фекалиями и мочой, при гнойно–воспалительных заболеваниях – с гноем;
• летальный исход. При этом необходимо помнить, что трупы инфекционных больных подлежат обязательной дезинфекции, так как представляют собой определенную эпидемиологическую опасность из–за высокого содержания в них микробного агента.

В учении об инфекции существует также понятие персистентности (инфицированности): микроорганизмы попадают в организм животного и могут существовать в нем, не проявляя себя достаточно долгое время.

Это происходит очень часто с возбудителем туберкулеза.

Отличие бактерионосительства от персистениии:

• при носительстве животное выделяет возбудителя в окружающую среду и является опасным для окружающих;
• при персистенции инфицированные животные в окружающую среду микроорганизм не выделяет, следовательно, не опасны для окружающих в эпидемиологическом отношении.

Кроме перечисленных терминов, существует еще понятие «инфекционный процесс» – это ответная реакция организма на проникновение и циркуляцию в нем микробного агента.

Из определения понятия «инфекция» становятся очевидными и факторы, необходимые для ее возникновения и развития:

– микроорганизм–возбудитель;

– восприимчивый макроорганизм;

– внешняя среда, в которой они взаимодействуют.

1.3. СВОЙСТВА АНТИГЕНОВ

Иммунный ответ – это сложная многокомпонентная, кооперативная реакция иммунной системы организма, индуцированная антигеном и направленная на его элиминацию. Явление иммунного ответа лежит в основе иммунитета.

Иммунный ответ зависит от:

1. антигена – свойства, состав, молекулярная масса, доза, кратность попадания, длительность контакта);
2. состояния организма (иммунологическая реактивность);
3. условий внешней среды.

Антигены

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 большую 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 – химические вещества, свободные, либо входящие в состав клеток, способные индуцировать иммунный ответ организма.

Полноценный антиген состоит из двух частей:

• носитель (стабилизирующая часть) – 97 – 99% молекулы антигена; это, как правило, макромолекулы, инертные корпускулярные частицы;
• детерминантная группа (эпитоп) – олигосахариды или олигопептиды, располагаются как правило на поверхности молекулы (эпи–); на одном носителе может быть несколько эпитопов, в связи с этим вводят понятие эпитопная плотность; детерминантная группа определяет специфичность антигена.

Свойства антигенов:

• способны вызывать иммунный ответ;
• способны к специфическому взаимодействию с различными молекулами и клетками (эритроцитами и т.д.).

Если реализованы оба указанных свойства, то такой антиген называют полноценным, если реализовано только второе свойство, то такой антиген называют неполноценным или гаптеном.

Гаптен может быть фиксирован на специальные носители – адьюванты. Механизм действия адьювантов:

• создают депо антигенов;
• укрупняют молекулу;
• активируют лимфоидную ткань.

Классификация антигенов:

1. по чужеродности
   • ксеноантигены (гетеро–) – не принадлежат особям данного вида;
   • аллоантигены (гомо–) – принадлежат особям данного вида;
   • аутоантигены – собственные антигены, например «забарьерные» клетки – сперматозоиды, клетки мозга; vсобственные клетки с иммунной активностью;
2. по типу вызываемого иммунного ответа
   • иммуногены;
   • аллергены;
   • толерогены;
   • трансплантационные антигены;
3. по связи с вилочковой железой (тимусом)
   • Т– зависимые;
   • Т– независимые.
4. по локализации в микроорганизме
   • О – антигены – липополисахариды (ЛПС) клеточной стенки, термостабильные, высокоактивные, многообразны у разных микроорганизмов и даже у одного и того же;
   • Н – антиген – жгутиковый белок, термолабильный, достаточно активный, также разнообразен;
   • К – антигены – капсульные гликопротеиды, иммуногенность зависит от химической природы;
   • фимбриальные антигены;
   • протоплазматические антигены;
   • экзоаллергены;
5. по специфичности для микроорганизма – носителя
   • видовые – у всех особей вида;
   • типовые – вариантные, у варов;
   • групповые – общие для микроорганизмов разных видов и родов;
   • стадийные – появляются на определенных стадиях развития;
   • штаммоспецифичные.

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 темпратуре 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 молодняка 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 (поверхностные (V–антигены) и серцевинные (S–антигены)).

Рис. 3. Антигены вирусов гепатита В (поверхностные (V–антигены) и серцевинные (S–антигены)).

АНТИГЕНЫ ОРГАНИЗМА

Все ткани и клетки организма 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. 4. 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.