Антигены микроорганизмов. Антигенная структура бактерий. Типовые, видовые, групповые антигены. Протективные антигены. Перекрёстно-реагирующие антигены, значение.
Бактериальные антигены:
- Группоспецифические (имеются у разных видов одного рода или семейства)
- Видоспецифические (у представителей одного вида)
- Типоспецифические (определяют серологический вариант внутри одного вида)
- Штаммоспецифические
- Стадиоспецифические
- Перекрестнореагирующие антигены (сходные, одинаковые у человека и микроба)
По локализации:
О-Аг – соматический (ЛПС клеточной стенки)
Н-Аг – жгутиковый (белковой природы)
К-Аг – капсульный (ПС, белки, полипептиды)
Аг пилей (фимбриальные)
Цитоплазматические Аг (мембрана, ЦП)
Экзотоксины (белки)
Эктоферменты
О-АГ - липополисахарид клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Состоит из полисахаридной цепочки и липида А. Полисахарид термостабилен, химически устойчив, слабая иммуногенность. Липид А - содержит глюкозамин и ЖК, онобладает сильной адьювантной, неспецифической иммуностимулирующей активностью и токсичностью. В целом ЛПС является эндотоксином. Уже в небольших дозах вызывает лихорадку из-за активации макрофагов и выделения ими ИЛ1, ФНО и других цитокинов, дегрануляцию гранулоцитов, агрегацию тромбоцитов.
Н-АГ входит в состав бактериальных жгутиков, основа его - белок флагеллин. Термолабилен.
К-АГ - это гетерогенная группа поверхностных, капсульных АГ бактерий. Οʜᴎ находится в капсуле. Содержат главным образом кислые полисахариды, в состав которых входят галактуроновая, глюкуроновая кислоты.
Протективные ангтигены – эпитопы экзогенных антигенов (микробов), антитела против которых обладают наиболее выраженными защитными свойствами, что предохраняет организм от повторной инфекции, используются для получения вакцин. Очищенные протективные антигены бывают "идеальными" вакцинными препаратами.
Перекрестно-реагируюшие антигенные детерминанты встречающиеся у МО и человека/животных. У микробов различных видов и у человека встречаются общие, сходные по строению АГ. Эти явления называются антигенной мимикрией. Часто перекрестнореагируюшие антигены отражают филогенетическую общность данных представителей, иногда являются результатом случайного сходства конформации и зарядов - молекул АГ. К примеру, АГ Форсмана содержится в эритроцитах барана, сальмонеллах и у морских свинок. Гемолитические стрептококки группы А содержат перекрестно реагирующие АГ (в частности, М-протеин), общие с АГ эндокарда и клубочков почек человека. Такие бактериальные антигены вызывают образование антител, перекрестно реагирующих с клетками человека, что приводит к развитию ревматизма и постстрептококкового гломерулонефрита. У возбудителя сифилиса есть фосфолипиды, сходные по строению с теми, которые имеются в сердце животных и человека. По этой причине кардиолипиновый антиген сердца животных используется для выявления антител к спирохете у больных людей (реакция Вассермана).
Оглавление темы "СD8 лимфоциты. Антиген (Аг) представляющие клетки. Классификация антигенов (Аг).":По способности специфично взаимодействовать с AT выделяют несколько типов антигенов (Аг ): видовые , групповые , гетерогенные , аллоантигены .
Видовые антигены (Аг ) представлены антигенными детерминантами, присутствующими у особей одного вида. Отдельные штаммы микроорганизмов могут содержать внутривидовые Аг, по которым их разделяют на серологические варианты (серовары).
Групповые антигены (Аг ) представлены антигенными детерминантами, обусловливающими внутривидовые различия у особей одного вида, что позволяет разделять их на группы.
Гетерогенные (перекрёстно реагирующие) антигены (Аг ) представлены антигенными детерминантами, общими для организмов разных таксономических групп. Характерный представитель - полисахаридный антиген Форссмана , присутствующий в эритроцитах кошек, собак, овец и почке морских свинок. У человека типичными перекрёстными Аг являются Rh-система эритроцитов: Rh-Ar человека перекрёстно агглютинируют AT к эритроцитам обезьян Macacus rhesus. Известны общие Аг эритроцитов человека и палочки чумы, вирусов оспы и гриппа.
Перекрёстно реагирующие антигены (Аг ) могут блокировать способность Аг-распознающих клеток идентифицировать чужеродные структуры. Например, сходство Аг эритроцитов группы 0 и чумной палочки затрудняет распознавание последних иммунной системой; во многом это обусловливает высокую смертность от чумы.
Аллоантигены (изоантигены ) - Аг конкретного индивидуума, обладающие иммуногенностью по отношению к другим представителям этого вида, но не к организму-донору трансплантата. Яркий пример изоантигенов - групповые Аг крови, присутствующие на мембранах эритроцитов и других клеток. Поскольку человек обладает естественными AT к групповым Аг крови, последние приобретают свойства сильных трансплантационных Аг. Поэтому перед трансплантацией и гемотрансфузией необходимо определить группы крови донора и реципиента.
У микроорганизмов имеются собственные изоантигены , также известные как типоспецифичные Аг. Например, по составу полисахаридных Аг пневмококки подразделяют на типы I, II, III и т.д., а возбудителей ботулизма - на типы А, В, С, D и т.д.
Иммунный ответ организма: определение, условия развития. Антигены: строение, свойства, классификация. Т-зависимые и Т-независимые антигены. Суперантигены.
Иммунный ответ - это сложная многокомпонентная кооперативная реакция ИС 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, длкгеганость контакта; 2 Состояния организма - иммунологическая реактивность; 3 Условий внешней среды.
Для иммунного ответа характерно: 1 Клональность - есть клоны Т- и В-лимфоцитов, которые специфичны по отношению к определенным эпитопам (их совокупность называется детерминантной группой);2 Специфичность;3 Разнообразие AT и TCR;4 Формирование в клетках и молекулах эффекторов и клеток памяти;5 Специфические механизмы действия совместимы с неспецифичными;6 Контролирование геномом,7 Деление на естественный и искусственный;
Компоненты иммунного ответа: 1 Антигены;2 Антигенперерабатывающие и антигенпрезентирующие клетки (имакрофаги);3 Антигенраспознающие клетки (В- и Т-лимфоциты и их субпопуляции),4 Антигенраспознающие молекулы (ВЦР, молекулы главного комплекса гистосовместимости);5 Цитокины - гемопоэтические, ростовые, регуляторные, рецепторные.
Иммунный ответ развивается в периферических лимфоидных органах. В ИО участвуют макрофаги, Т- и В-лимфоциты, фибробласты, ретикулярные клетки. Различают гуморальный,клеточныйисмешанннный иммунный ответ, развитие которых происходит в несколько этапов.
ГИО (антителообразование) - Основой гуморального иммунного ответа является активация В-лимфоцитов и их дифференцировка в плазматические клетки (плазмоциты), которые синтезируют специфические к вызвавшему иммунный ответ антигену антитела (иммуноглобулины).
КИО - сложная кооперативная реакция организма, индуцируемая антигеном и реализуемая посредством Т-системы иммунитета в кооперации с АПК, которая завершается формированием антигенспецифических Т-лимфоцитов, выполняющих регуляторные и эффекторные функции.Задачи: развитие и регуляция гуморального и клеточного ответа, элиминация антигена из организма.
Макрофаги участвуют как в естественном, так и в специфическом ИО. Зрелые макрофаги имеют рецепторы к АГ (Fc), СЗb-рецепторы, антигены ГКГС. На ранней стадии ИО макрофаги выполняют функцию презентации АГ - в результате фагоцитоза АГ расщепляется, а его эпитоп выносится на мембрану в комплексе с ГКГС2. На конечной стадии ИО макрофаг активируется лимфокинами.
В-лимфоциты - распознают АГ, участвуют в ГИО, имеют рецепторы к эритроцитам мышей, Fc, СЗЬ, к АГ ГКГС. Они не имеют специфичных антигенраспознающих рецепторов. Антиген-распознающим рецептором является молекула иммуноглобулина.
Т- лимфоциты - разделяются на четыре основные субпопуляции - Т-хелперы, Т-супрессоры, Т-киллеры, и Т -эффекторы. Все они имеют рецепторы к эритроцитам барана, к иммуноглобулинам, белкам системы комплемента (но не имеют рецепторов к СЗb), к интерферонам, к антигенам, имеют антигены ГКГС1 и ГКГС2. Субпопуляции Т-лимфоцитов неоднородны, так, Т-хелперы разделяются на две группы - Т-хелперы 1 и, Т-хелперы 2 . Первые являются активаторами КИО, а вторые - ГИО. Т-лимфоциты обеспечивают клеточный, антивирусный, антибактериальный иммунитет, ГЗТ.
Антигены - генетически чужеродные вещества, которые при внедрении в организм способны стимулировать иммунный ответ (клеточную реакцию, образование АТ, аллергию, толерантность) и специфически реагировать с образовавшимися АТ как in vivo, так in vitro.
Структурно-функциональные части молекулы Аг:
1. Стабилизирующая (носитель) – 97-99 % массы: макромолекулы (белки), клетки (любые), в искусственных условиях могут быть корпускулярные частицы. Свойства носителей: высокая молекулярная масса, сложное строение. Функция – индукция иммунного ответа.
2. Детерминантная группа (эпитоп): олигосахариды, олигопептиды, группа NH2. Свойства:низкая молекулярная масса, жесткая структура, слабая метаболическая активность, чужеродность для организма. Функция – специфичность антител и эффекторных Т- лимфоцитов при иммунном ответе..
Эпитопы АГ: поверхностные, скрытые (конформационные), Т-клеточные (распознаются ТКР), В-клеточные (распознаются ВКР). Эпитопная плотность – число в 1 молекуле Аг.
Свойства АГ:
Иммуногенность – способность индуцировать ИО организма.
Антигенность – способность специфически взаимодействовать.
Полный (полноценный) Аг обладает двумя свойствами. Гаптен (неполный) – Аг, не обладает иммуногенностью.
Классификация:
1. По иммуногенности: сильные (вводится большая доза, но показатели иммунитета низкие), слабые (вызывает высокие показатели иммунитета в небольших дозах), суперантигены (Антигены микробов, взаимодействующие с молекулами ГКГ II класса АПК и ТКР Т-лимфоцитов, вне антигенсвязывающей щели, т. е. не в активных центрах. Присоединяются как бы сбоку молекул ГКГ II и ТКР. Они блокируют возможный специфичный иммунный ответ и вызывают поликлональную активацию лимфоцитов, выброс цитокинов и, затем, гибель Т-лимфоцитов с явлениями иммунодефицита).
2. По чужеродности для организма – носителя Аг: Гетеро- (ксено-) Аг (для человека – это Аг бактерий, растений, вирусов, животных), Гомо- (алло-) Аг – это Аг других особей вида, Ауто-Аг: поздние белки (сперма, молоко), вещества «забарьерных» органов, собственные клетки с измененной поверхностью, эмбриональная ткань.
3. В зависимости от типа ИО: иммуногены, аллергены, толерогены, трансплантационные.
4. По связи иммунного ответа с тимусом: Т-зависимые, Т-независимые.
Антигены микроорганизмов. Антигенная структура бактерий. Типовые, видовые, групповые антигены. Протективные антигены. Перекрёстно-реагирующие антигены, значение.
Бактериальные антигены:
- Группоспецифические (имеются у разных видов одного рода или семейства)
- Видоспецифические (у представителей одного вида)
- Типоспецифические (определяют серологический вариант внутри одного вида)
- Штаммоспецифические
- Стадиоспецифические
- Перекрестнореагирующие антигены (сходные, одинаковые у человека и микроба)
По локализации:
О-Аг – соматический (ЛПС клеточной стенки)
Н-Аг – жгутиковый (белковой природы)
К-Аг – капсульный (ПС, белки, полипептиды)
Аг пилей (фимбриальные)
Цитоплазматические Аг (мембрана, ЦП)
Экзотоксины (белки)
Эктоферменты
О-АГ - липополисахарид клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Состоит из полисахаридной цепочки и липида А. Полисахарид термостабилен, химически устойчив, слабая иммуногенность. Липид А - содержит глюкозамин и ЖК, онобладает сильной адьювантной, неспецифической иммуностимулирующей активностью и токсичностью. В целом ЛПС является эндотоксином. Уже в небольших дозах вызывает лихорадку из-за активации макрофагов и выделения ими ИЛ1, ФНО и других цитокинов, дегрануляцию гранулоцитов, агрегацию тромбоцитов.
Н-АГ входит в состав бактериальных жгутиков, основа его - белок флагеллин. Термолабилен.
К-АГ - это гетерогенная группа поверхностных, капсульных АГ бактерий. Они находится в капсуле. Содержат главным образом кислые полисахариды, в состав которых входят галактуроновая, глюкуроновая кислоты.
Протективные ангтигены – эпитопы экзогенных антигенов (микробов), антитела против которых обладают наиболее выраженными защитными свойствами, что предохраняет организм от повторной инфекции, используются для получения вакцин. Очищенные протективные антигены могут быть "идеальными" вакцинными препаратами.
Перекрестно-реагируюшие антигенные детерминанты встречающиеся у МО и человека/животных. У микробов различных видов и у человека встречаются общие, сходные по строению АГ. Эти явления называются антигенной мимикрией. Часто перекрестнореагируюшие антигены отражают филогенетическую общность данных представителей, иногда являются результатом случайного сходства конформации и зарядов - молекул АГ. Например, АГ Форсмана содержится в эритроцитах барана, сальмонеллах и у морских свинок. Гемолитические стрептококки группы А содержат перекрестно реагирующие АГ (в частности, М-протеин), общие с АГ эндокарда и клубочков почек человека. Такие бактериальные антигены вызывают образование антител, перекрестно реагирующих с клетками человека, что приводит к развитию ревматизма и постстрептококкового гломерулонефрита. У возбудителя сифилиса есть фосфолипиды, сходные по строению с теми, которые имеются в сердце животных и человека. Поэтому кардиолипиновый антиген сердца животных используется для выявления антител к спирохете у больных людей (реакция Вассермана).
Антигены - вещества различного происхождения, несущие признаки генетической чужеродности и вызывающие развитие иммунных реакций (гуморальных, клеточных, иммунологической толерантности, иммунологической памяти и др.).
Свойства антигенов, наряду с чужеродностью , определяет их иммуногенность- способность вызывать иммунный ответ и антигенность - способность (антигена) избирательно взаимодействовать со специфическими антителами или антиген- распознающими рецепторами лимфоцитов.
Антигенами могут быть белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты в комбинации между собой или липидами. Антигенами являются любые структуры, несущие признаки генетической чужеродности и распознаваемые в этом качестве иммунной системой. Наибольшей иммуногенностью обладают белковые антигены, в том числе бактериальные экзотоксины, вирусная нейраминидаза.
Многообразие понятия “антиген”.
Антигены разделены на полные (иммуногенные) , всегда проявляющие иммуногенные и антигенные свойства, и неполные (гаптены) , не способные самостоятельно вызывать иммунный ответ.
Гаптены обладают антигенностью, что обусловливает их специфичность, способность избирательно взаимодействовать с антителами или рецепторами лимфоцитов, определяться иммунологическими реакциями. Гаптены могут стать иммуногенными при связывании с иммуногенным носителем (например, белком), т.е. становятся полными.
За специфичность антигена отвечает гаптенная часть, за иммуногенность- носитель (чаще белок).
Иммуногенность зависит от ряда причин (молекулярного веса, подвижности молекул антигена, формы, структуры, способности к изменению). Существенное значение имеет степень гетерогенности антигена, т.е. чужеродность для данного вида (макроорганизма), степени эволюционной дивергенции молекул, уникальности и необычности структуры. Чужеродность определяется также молекулярной массой, размерами и строением биополимера, его макромолекулярностью и жесткостью структуры. Белки и другие высокомолекулярные вещества с более высоким молекулярным весом наиболее иммуногенны. Большое значение имеет жесткость структуры, что связано с наличием ароматических колец в составе аминокислотных последовательностей. Последовательность аминокислот в полипептидных цепочках- генетически детерминированный признак.
Антигенность белков является проявлением их чужеродности, а ее специфичность зависит от аминокислотной последовательности белков, вторичной, третичной и четвертичной (т.е. от общей конформации белковой молекулы) структуры, от поверхностно расположенных детерминантных групп и концевых аминокислотных остатков. Коллоидное состояние и растворимость- обязательные свойства антигенов.
Специфичность антигенов зависит от особых участков молекул белков и полисахаридов, называемых эпитопами. Эпитопы или антигенные детерминанты- фрагменты молекул антигена, вызывающие иммунный ответ и определяющие его специфичность. Антигенные детерминанты избирательно реагируют с антителами или антиген- распознающими рецепторами клетки.
Структура многих антигенных детерминант известна. У белков это обычно фрагменты из 8- 20 выступающих на поверхности аминокислотных остатков, у полисахаридов- выступающие О- боковые дезоксисахаридные цепи в составе ЛПС, у вируса гриппа- гемагглютинин, у вируса иммунодефицита человека- мембранный гликопептид.
Эпитопы качественно могут отличаться, к каждому могут образовываться “свои” антитела. Антигены, содержащие одну антигенную детерминанту, называют моновалентными, ряд эпитопов- поливалентными. Полимерные антигены содержат в большом количестве идентичные эпитопы (флагеллины, ЛПС).
Основные типы антигенной специфичности (зависят от специфичности эпитопов).
1.Видовая - характерна для всех особей одного вида (общие эпитопы).
2.Групповая - внутри вида (изоантигены, которые характерны для отдельных групп). Пример- группы крови (АВО и др.).
3.Гетероспецифичность - наличие общих антигенных детерминант у организмов различных таксономических групп. Имеются перекрестно- реагирующие антигены у бактерий и тканей макроорганизма.
а. Антиген Форсмана- типичный перекрестно- реагирующий антиген, выявлен в эритроцитах кошек, собак, овец, почке морской свинки.
б.Rh- система эритроцитов. У человека Rh- антигены агглютинируют антитела к эритроцитам обезьян Macacus rhesus, т.е. являются перекрестными.
в. Известны общие антигенные детерминанты эритроцитов человека и палочки чумы, вирусов оспы и гриппа.
г. Еще пример- белок А стрептококка и ткани миокарда (клапанный аппарат).
Подобная антигенная мимикрия обманывает иммунную систему, защищает от ее воздействия микроорганизмы. Наличие перекрестных антигенов способно блокировать системы, распознающие чужеродные структуры.
4.Патологическая. При различных патологических изменениях тканей происходят изменения химических соединений, что может изменять нормальную антигенную специфичность. Появляются “ожоговые”, “лучевые”, “раковые” антигены с измененной видовой специфичностью. Существует понятие аутоантигенов - веществ организма, к которым могут возникать иммунные реакции (так называемые аутоиммунные реакции) , направленные против определенных тканей организма. Чаще всего это относится к органам и тканям, в норме не подвергающихся воздействию иммунной системы в связи с наличием барьеров (мозг, хрусталик, паращитовидные железы и др.).
5.Стадиоспецифичность . Имеются антигены, характерные для определенных стадий развития, связанные с морфогенезом. Альфа- фетопротеин характерен для эмбрионального развития, синтез во взрослом состоянии резко увеличивается при раковых заболеваниях печени.
Антигенная специфичность и антигенное строение бактерий.
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.
Суперантигены (некоторые экзотоксины, например- стафилококковый) вызывают чрезмерно сильную иммунную реакцию, часто приводят к побочным реакциям, развитию иммунодефицита или аутоиммунных реакций.
Антигены гистосовместимости.
При пересадках органов возникает проблема совместимости тканей, связанная со степенью их генетического родства, реакциями отторжения чужеродных аллогенных и ксеногенных трансплантатов, т.е. проблемами трансплантационного иммунитета. Существует ряд тканевых антигенов. Трансплантационные антигены во многом определяют индивидуальную антигенную специфичность организма. Сопокупность генов, определяющих синтез трансплантационных антигенов, получила название главной системы гистосовместимости. У людей она часто называется системой HLA (Human leucocyte antigens), в связи с четким представительством на лейкоцитах трансплантационных антигенов. Гены этой системы расположены на коротком плече хромосомы С6. Система HLA- это система сильных антигенов. Спектр молекул МНС уникален для организма, что определяет его биологическую индивидуальность и позволяет различать “чужое- несовместимое”.
Семь генетических локусов системы разделены на три класса.
Гены первого класса контролизуют синтез антигенов класса 1, определяют тканевые антигены и контролируют гистосовместимость. Антигены класса 1 определяют индивидуальную антигенную специфичность, они представляют любые чужеродные антигены Т- цитотоксическим лимфоцитам. Антигены класса 1 представлены на поверхности всех ядросодержащих клеток. Молекулы МНС класса 1 взаимодействуют с молекулой CD8, экспрессируемой на мембране предшественников цитотоксических лимфоцитов (CD- claster difference).
Гены МНС класса 2 контролируют антигены класса 2. Они контролируют ответ к тимусзависимым антигенам. Антигены класса 2 экспрессированы преимущественно на мембране иммунокомпетентных клеток (прежде всего макрофагов и В- лимфоцитов, частично- активированных Т- лимфоцитов). К этой же группе генов (точнее- области HLA- D) относятся также гены Ir - силы иммунного ответа и гены Is - супрессии иммунного ответа. Антигены МНС класса 2 обеспечивают взаимодействие между макрофагами и В- лимфоцитами, участвуют во всех стадиях иммунного ответа- представлении антигена макрофагами Т- лимфоцитам, взаимодействии (кооперации) макрофагов, Т- и В- лимфоцитов, дифференцировке иммунокомпетентных клеток. Антигены класса 2 принимают участие в формировании противомикробного, противоопухолевого, трансплантационного и других видов иммунитета.
Структуры, с помощью которых белки МНС классов 1 и 2 связывают антигены (так называемые активные центры) по уровню специфичности уступают только активным центрам антител.
Гены МНС класса 3 кодируют отдельные компоненты системы комплемента.
Процессинг антигенов - это их судьба в организме. Одной из важнейших функций макрофагов является переработка антигена в иммуногенную форму (это собственно и есть процессинг антигена) и представление его иммунокомпетентным клеткам. В процессинге, наряду с макрофагами, участвуют В- лимфоциты, дендритные клетки, Т- лимфоциты. Под процессингом понимают такую переработку антигена, в результате которой пептидные фрагменты антигена (эпитопы), необходимые для передачи (представления), отбираются и связываются с белками МНС класса 2 (или класса 1). В таком комплексном виде антигенная информация передается лимфоцитам. Дендритные клетки имеют значение в фиксации и длительном хранении (депонировании) переработанного антигена.
Экзогенные антигены подвергаются эндоцитозу и расщеплению в антиген- представляющих (презентирующих) клетках. Фрагмент антигена, содержащий антигенную детерминанту, в комплексе с молекулой класса 2 МНС транспортируется к плазматической мембране антиген- представляющей клетки, встраивается в нее и представляется CD4 Т- лимфоцитам.
Эндогенные антигены - продукты собственных клеток организма. Это могут быть вирусные белки или аномальные белки опухолевых клеток. Их антигенные детерминанты представляются CD8 Т- лимфоцитам в комплексе с молекулой класса 1 МНС.
