Занятие 3. Антигены, антитела

Приложение 1

Занятие 3. Антигены, антитела

1. Определение понятия антиген, основные свойства антигенов.

2. Виды антигенов.

3. Аллергены, их классификация, пути поступления в организм.

4. Общая характеристика и строение молекулы антитела.

5. Свойства и функции антител.

6. Характеристика основных классов антител.

 

Антигены – вещества, несущие признаки генетически чужеродной информации, способные вызывать иммунный ответ, направленный на их удаление.

Эпитоп или антигенная детерминанта – участок молекулы антигена, распознаваемый ИС, специфически связывающийся с антигенраспознающими рецепторами клеток ИС и антителами.

 

 

 

Рис. Антигенные детерминанты (эпитопы)

 

Антигенами чаще всего являются белки другого организма. Минимальный размер пептидной молекулы, способной быть антигеном – 8-10 аминокислотных остатков (от 10 кДа). В качестве антигенов могут также выступать соединения белков с остатками жирных кислот (липопротеины), сахарами (гликопротеины). Антигены могут быть сложными, состоящими из компонентов белковой и небелковой природы, например вирусные частицы или бактериальные клетки. При определенных условиях свойствами антигенов могут обладать полисахариды, фосфолипиды и некоторые другие молекулы.

Антигены обладают следующими свойствами:

ü чужеродность

ü специфичность

ü антигенность

ü иммуногенность

 

Чужеродность – свойство антигена по отношению к организму, в который антиген попадает. По чужеродности выделяют следующие антигены:

ü ксеногенные (гетерологичные) антигены – антигены других биологических видов. Обладают наибольшей чужеродностью.

ü аллогенные (гомологичные) – характерные для разных особей одного биологического вида. Внутри вида могут встречаться особи как схожие, так и очень разные по генетическому составу. Чужеродность может быть различной.

ü изоантигенные (сингенные) – характерные для особей с одинаковым генетическим кодом (однояйцевые близнацы). Изоантигены, как правило не вызывают ИО, поскольку воспринимаются иммунной системой, как антигены собственного организма.

ü аутоантигены ( аутологичные) – антигены собственного организма. В норме не воспринимаются иммунной системой. Вызывают ИО при аутоиммунных заболеваниях.

 

Специфичность – структурные особенности антигена, определяющие его уникальность. Специфичность заключена в структуре молекулы антигена (последовательность аминокислотных остатков, третичная структура белка). Эти особенности распознаются иммунной системой и формируется иммунный ответ.

Антигенная детерминанта (эпитоп) – участок молекулы антигена, определяющий его специфичность, связывающийся с антигенраспознающими рецепторами Т-лимфоцитов (TCR) и В-лимфоцитов (ВCR) и антителами. Большинство молекул антигенов имеют несколько антигенных детерминант.

Антигенность – способность антигена вызывать иммунный ответ в данном организме. Различные антигены вызывают разные по силе и направленности иммунный ответ. В первую очередь антигенность зависит от количества и разнообразия антигенных детерминант.

Иммуногенность – способность антигена формировать иммунитет (невосприимчивость) или иммунологическую память. Для патогенных микроорганизмов иммуногенность определяет невосприимчивость к данной инфекции после перенесенного заболевания или вакцинации. Иммуногенность можно усилить за счет присоединения к антигену иммуностимулирующих компонентов. Вещества, неспецифически повышающие иммуногенность антигена, незываются адъювантами.

Виды антигенов

По физико-химическим свойствам антигены можно разделить на растворимые и корпускулярные.

Корпускулярные являются сложными структурами, несущими множество антигенных детерминант. К таким антигенам можно отнести частицы вирусов, бактериальных клеток, пыльцу растений. К растворимым антигенам относят бактериальные токсины, зоотоксины, способные растворяться в биологических жидкостях.

Рис. Антигенные детерминанты бактериальной клетки

Толерагены – способны вызвать развитие иммунной толерантности (анергии, неотвечаемости). Как правило, это антигены с низкой молекулярной массой. Их не захватывают антигенпрезентирующие клетки, вследствие чего процесс презентации не происходит и иммунный ответ не развивается.

Гаптены – низкомолекулярные химические вещества, которые вызывают иммунный ответ только после соединения с более крупным носителем. В качестве носителя могут выступать собственные белки и клетки организма. В результате этого иммунный ответ против гаптенов может повреждать и собственные структуры. К наиболее распространенным гаптенам относятся: нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), лекарственные вещества, неорганические молекулы (бром, никель) и т.д.

В зависимости от способности вовлекать в иммунный ответ Т-лимфоциты антигены делятся на тимусзависимые и тимуснезависимые.

Тимусзависимые – антигены, иммунный ответ на которые развивается с обязательным участием Т-хелперов. Большинство природных антигенов являются тимусзависимыми. Иммунный ответ осуществляется в результате взаимодействия Т- и В-лимфоцитов.

Тимуснезависимые антигены – способны запускать иммунный ответ за счет активации В-лимфоцитов без участия Т-хелперов. Примером являются липополисахариды клеточной стенки грамотрицательных бактерий, декстран, флагеллин бактерий. Они вызывают перекрестное «сшивание» антигенраспознающих рецепторов В-лимфоцитов и активацию этих клеток.

Важным видом антигенов являются суперантигены.

Суперантигены – способны неспецифически взаимодействовать с множеством антигенраспознающих рецепторов лимфоцитов и вызывать поликлональную активацию этих клеток. В результате усиленной пролиферации множества клонов и резкого повышения продукции цитокинов может развиться тяжелая системная реакция с признаками шока и полиорганной недостаточности. Кроме того, избыточная активация лимфоцитов ведет к их апоптозу и развитию иммунодефицита. Свойствами суперантигенов обладают некоторые бактериальные продукты (стафилококковый энтеротоксин, стрептококковый экзотоксин и т.д.).

В последние годы описаны новые антигенные структуры общие для многих классов микроорганизмов – патоген-ассоциированные молекулярные паттерны – PAMP. Примерами PAMP могут служить бактериальные липополисахариды, пептидогликан, молекулы РНК, ДНК, флагеллин. В результате распознавания PAMP происходит активация клеток врожденного иммунитета.

Известны эндогенные сигналы биологической опасности – DAMP или алармины. К ним относят белки теплового шока, соли мочевой кислоты, бактерицидные белки дефенсины. В условиях стресса алармины взаимодействуют с рецепторами на клетках врожденного иммунитета и активируют их.

Аллергены – антигены, вызывающие выработку IgE, опосредующего развитие аллергических реакций. Обычно аллергены не несут угрозы человеку и являются безвредными белками. Однако у некоторых людей они вызывают развитие аллергических реакций, в некоторых случаях даже угрожающих жизни.

Наиболее распространенной классификацией аллергенов в нашей стране является выделение следующих групп:

ü неинфекционные – бытовые (аэроаллергены жилищ), эпидермальные, пищевые, инсектные, лекарственные.

ü инфекционные – грибковые и бактериальные аллергены.

 

Бытовые аллергены

Домашняя пыль имеет сложный состав, в который входят клещи домашней пыли и продукты их жизнедеятельности, растительные и неорганические частицы, споры плесневых грибов, бактерии, шерсть и выделения домашних животных и грызунов (мышей, крыс), аллергены тараканов, а также формальдегид и летучие органические соединения (из линолеума, синтетических напольных покрытий, фурнитуры, мебели и т.д.).

Основное значение имеют пироглифидные клещи (Dermatophagoides pteronyssimus и Dermatophagoides farina). Это мельчайшие членистоногие размером около 0,3 мм, которые питаются чешуйками слущенного эпидермиса человека и животных. Наилучшими условиями для жизнедеятельности и размножения клещей является высокая влажность > 60% при t 22-27°, поэтому к излюбленным местам обитания клещей относится постель (подушки, одеяла, матрасы), мягкая мебель, ковры. Чрезвычайно аллергенными являются тараканы. Хорошо известна роль корма для аквариумных рыбок (причиной является аллергия к дафнии – основной составляющей этого корма).

Эпидермальные аллергены

Аллергены различных животных и птиц: кошек, собак, хомячков, лошадей, перо птиц. Аллергенами бывает не столько шерсть, сколько белки эпидермиса, слюны, продукты потовых и сальных желез, моча, семенная жидкость, фекалии животных.

Наиболее частыми виновниками эпидермальной аллергии являются аллергены кошки, в меньшей степени – собаки. Эпидермальные аллергены можно обнаружить не только в воздухе помещений, где обитают эти животные, но и в составе домашней пыли, коврах, мебели. При удалении животного высокая концентрация аллергена в помещении сохраняется в течение 6 мес. и более. Мыши, крысы, морские свинки могут стать причиной аллергии у тех, кто с ними контактирует.

Пыльцевые аллергены

Наиболее частой причиной поллиноза является легкая пыльца ветроопыляемых растений. Концентрация пыльцевых аллергенов выше в сухие жаркие дни и уменьшается после дождя. Пыльцевые зерна – живые мужские гаметофиты высших растений, содержат внутреннюю целлюлозную мембрану (интина) и двухслойную наружную – (экзина). Диаметр пыльцевых зерен амброзии – 20 мкм, пыльцы деревьев – 20-60 мкм, пыльцы злаковых трав – 30-40 мкм. Растения способны вырабатывать огромное количество пыльцы. Один кустик амброзии выделяет в сутки до 1 млн зерен пыльцы. Пик продукции пыльцы амброзии приходится на ранние утренние часы.

Деревья ( береза, ольха, лещина, дуб, ольха)

Злаковые травы (ежа, тимофеевка, овсяница, мятлик, райграс)

Сорные травы (амброзия, полынь, лебеда, чертополох)

Пищевые аллергены

Продукты животного и растительного происхождения (молоко, яйцо, курица, арахис, орехи, соя, морепродукты, рыба, пшеница).

Споры плесневых грибов

В воздухе жилых и производственных помещений, подвалов, а также в атмосферном воздухе определяется более 100 видов плесневых грибов. Высокая концентрация плесневых грибов выявляется в подвалах, ванных комнатах, библиотеках, плохо проветриваемых жилых помещениях. Большинство грибов размножаются круглогодично, хотя концентрация некоторых из них увеличивается в осенние месяцы. К наиболее распространенным грибковым аллергенам относятся грибы семейств Alternaria, Cladosporium, Aspergilus, Penicillium.

Условно они делятся на внедомашние и внутридомашние.

Внедомашние

§ Альтернария (Основной аллерген Alt а 1. Всего 32 АГ, 19 обладают аллергенными свойствами).

§ Кладоспориум (Основные аллергены Cla h1 и Cla h2. Всего 60 АГ, 2 основных, 10 промежуточных, 25 – малых).

Альтеранария и кладоспориум активно размножаются на гниющих частях растений и в почве при относительно высоком (22-25%) содержании влаги. Содержание спор в воздухе имеет сезонный характер (с ранней весны до поздней осени).

Внутридомашние

§ Аспергиллус (А. Fumigatus) (Основной аллерген Asp f 1. Всего 44 АГ, 18 обладают аллергенными свойствами).

§ Пенициллум (зеленая плесень).

Вызывают гниение хранящегося зерна, фруктов и овощей. Обнаруживаются в подвалах, влажных, плохо проветриваемых местах.

Инсектные аллергены

Аллергены насекомых, которые могут поступить в организм ингаляционно или при ужалении, укусе. При ужалении насекомыми наиболее часто инсектная аллергия развивается на яд пчел, ос, шмелей, шершней. Реже наблюдаются аллергические реакции на укусы кровососущих насекомых – комаров, мошек.

Жалящие насекомые (яд)

§ Медоносная пчела

§ Шмель

§ Шершни

§ Осы

§ Муравьи

Нежалящие насекомые

§ Комары (секрет слюнных желез)

§ Тараканы (тело и хитиновый покров)

§ Мотыли

§ Моль

§ Блохи, москиты (слюна)

Лекарственные аллергены

Аллергенные свойства лекарственных препаратов существенно зависят от их структуры и молекулярной массы. Высокомолекулярные соединения (сыворотки, стрептокиназа, инсулин) способны индуцировать иммунный ответ. Низкомолекулярные соединения (гаптены) вызывают аллергические реакции после связывания с белками сыворотки (альбумины, глобулины), тканевыми белками (проколлагены, гистоны) или клетками.

Гаптены

§ НПВС, ацетилсалициловая кислота

§ β-лактамные антибиотики

§ Сульфаниламиды

§ Противотуберкулезные препараты (изониазид, рифампицин)

§ Наркозные средства (миорелаксанты, тиопентал)

§ Аллопуринол

§ Психотропные средства

§ Иодсодержащие рентгеноконтрастные средства

§ Антигипертензивные (ингибиторы АПФ, метилдопа)

§ Местные анестетики

Антитела

Антитела – гликопротеиновые молекулы, относящиеся к семейству иммуноглобулинов, способные специфически связываться с антигенами. Антитела – специфические иммуноглобулины, способные избирательно реагировать с определенными антигенами. Антитела являются основными участниками адаптивного гуморального иммунного ответа.

Молекула иммуноглобулина построена из 4 цепей: двух идентичных легких (L) и двух идентичных тяжелых (Н). Легкие цепи бывают 2 типов – каппа и лямбда. Тяжелые цепи делятся на 5 классов: a, m, g, d, e (изотипы). В соответствии со строением тяжелых цепей существует и 5 классов иммуноглобулинов: IgA, IgM, IgG, IgD, IgE.

Молекула иммуноглобулина расщепляется на два Fab-фрагмента (ftagment antigen binding) и один Fc-фрагмент. С помощью Fab-фрагментов молекула иммуноглобулина связывает антигены, с помощью Fc-фрагмента фиксирует комплемент, взаимодействует с нейтрофилами, макрофагами, Т-лимфоцитами.

 

Рис. Строение молекулы антитела

Вариабельные участки Fab-фрагмента отличаются исключительным разнообразием, формируя огромное множество иммуноглобулинов, комплементарных различным иммуноглобулинам (идиотипы).

Свойства и функции антител (рис.)

Функции антител имеют два направления. Во-первых, это специфическое связывание антигена за счет Fab-фрагмента. Во-вторых, это функции, реализуемые за счет константной части молекулы – Fc-фрагмента.

Рис. Функции антител

4.Антителозависимая клеточная цитотоксичность (рис.)

NK-клетки с помощью Fcγ-рецептора атакует клетку-мишень, покрытую IgG, эозинофил, имеющий рецепторы Fcε атакует гельминт, покрытый IgE, нейтрофил и макрофаг атакуют микроб, покрытый IgG.

и другие клетки имеют на своей поверхности Fcγ-рецепторы. Через эти рецепторы NK-клетки связывают Fc-фрагменты IgG, прикрепленные к поверхности инфицированных или опухолевых клеток и запускают перфорин-гранзимовый механизм цитотоксичности, уничтожая клетку-мишень.

5.Связывание комплекса антигена (аллергена) и IgE-антител тучными клетками и базофилами приводит к дегрануляции тучных клеток и высвобождению медиатров воспаления (гистамин, лейкотриены, простагландины). Это приводит к развитию сосудистых реакций: расширению сосудов, повышению их проницаемости, возникновению отека, задержке антигена в очаге и замедлению его распространения.

Таким образом, с помощью Fc-фрагмента антитела вовлекают клетки врожденного иммунитета (макрофаги, нейтрофилы, NK-клетки, эозинофилы и тучные клетки) в деструкцию антигена и его удаление из организма.

Рис. Антителозависимая клеточная цитотоксичность

Основные понятия и термины

Паратоп – участок молекулы антитела, коплементарный определенному участку молекулы антигена (эпитоп) и способный с ним специфически связываться.

Афинность (afynity – сродство) – прочность взаимодействия антигена и антитела. Определяется силой связи между эпитопом и паратопом.

Авидность (avidity – жадность) – отражает общую способность антитела связывать антигены с учетом всех антигенсвязывающих участков. Чем больше антитело связывает эпитопов, тем выше его авидность.

Изотипы – детерминанты, локализующиеся в константных областях иммуноглобулинов и определяющие тип тяжелой цепи. В зависимости от изотипа выделяют классы и подклассы иммуноглобулинов.

 

 

Рис. Изотипы иммуноглобулинов

 

 

Аллотипы – индивидуальные аллельные варианты иммуноглобулинов в пределах одного изотипа. Обусловлены внутривидовой вариабельностью константных участков.

Рис. Аллотипы иммуноглобулинов

Идиотипы – детерминанты, локализующиеся в вариабельных участках, определяющие специфичность молекулы иммуноглобулина. В зависимости от идиотипа иммуноглобулины отличаются по специфичности к антигену.

 

Рис. Идиотипы иммуноглобулинов

Иммуноглобулин М (IgM)

Составляет 10% от общего числа иммуноглобулинов. Появляется первым в ответ на чужеродный антиген. IgM – крупномолекулярный комплекс, состоит из 5 мономеров. Имеет 10 антигенсвязывающих (Fab) центров и может связывать до 10 антигенов.

Рис. Строение иммуноглобулина М

Функции IgM

n Вследствие большого числа антигенсвязывающих центров обладает высокой авидностью, эффективно связывают (агглютинируют) бактерии и предотвращают их размножение.

n Активируют комплемент по классическому пути, следствием чего является лизис микробной клетки.

n Нейтрализуют эндотоксины грамотрицательных бактерий.

n Осуществляют основную защиту при бактериемии.

 

Иммуноглобулин М образуется при первом контакте с антигеном. IgM превосходят другие антитела по способности агглютинировать антигены и вызывать комплементзависимый лизис. Другие функции у IgM практически не выражены.

Вследствие большой молекулярной массы, иммуноглобулины М почти не способны проникать в тканевые жидкости и работают на уровне сосудистого русла.

Иммуноглобулины М, образовавшиеся в ответ на антиген, сохраняются недолго, период полураспада 5-10 дней. Длительно циркулируют при бактериемии и инфекциях, вызываемых грамотрицательными бактериями.

Иммуноглобулины М не проникают через плаценту.

 

Иммуноглобулин G

Иммуноглобулин G cоставляет 75% от общего числа иммуноглобулинов. Является основным элементом гуморального иммунитета, имеет небольшой размер, свободно проникает в ткани.

Иммуноглобулины G образуются против большинства существующих антигенов и обеспечивают долговременную защиту организма от инфекций.

IgG - мономер, имеет 2 антигенсвязывающих центра.

Рис. Строение иммуноглобулина G и субклассов IgG

Функции IgG

n Нейтрализуют бактериальные токсины.

n Нейтрализуют вирусы.

n Активируют комплемент по классическому пути, вызывают комплементзависимый лизис.

n Обладают свойствами опсонинов (усиливают фагоцитоз)

n Обладают хемотаксическими свойствами (привлекают фагоциты в очаг воспаления).

n Активируют все реакции антителозависимой цитотоксичности (АЗКЦ).

 

В настоящее время выделяют 4 подкласса иммуноглобулинов: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4.

IgG1 – вырабатывается против белков оболочки вирусов и капсулы бактерий. Осуществляют комплементзависимый лизис, активируют АЗКЦ NK-клетками, нейтрофилами, макрофагами.

IgG2 – отвечает за иммунный ответ на полисахаридные антигены пневмококков, стрептококков группы А и Haemophilus influenzae.

IgG3 – связывает все белковые антигены. Активирует комплементзависимый лизис иммунных комплексов, АЗКЦ.

Ig G4 – формируется при хронической антигенной стимуляции. Вместе с IgE формирует ответ на аллергены.

IgG хорошо проникает в ткани, где и осуществляет свои функции.

IgG (особенно Ig G1) являются единственными иммуноглобулинами, проникающими через плаценту, поэтому они чрезвычайно важны для защиты плода от инфекции.

Иммуноглобулин А

Составляет 10-15% всех иммуноглобулинов сыворотки.

Является доминирующим иммуноглобулином секреторных жидкостей (слюна, слезная жидкость, выделения из носа, пот, молозиво, бронхиальный секрет, секрет мочеполовых путей и ЖКТ). Секреторный IgA (SIgA) осуществляет основную защиту слизистых оболочек от микроорганизмов.

Устойчивость SIgA к действию протеолитических компонентов обусловлена наличием секреторного компонента. Сывороточный IgA – мономер (2 антигенсвязывающих центра). Секреторный IgA – димер или тетрамер (4 или 8 антигенсвязывающих центра).

Функции IgA в сыворотке уточняются. Возможно, они обладают антивирусной активностью по отношению к некоторым вирусам.

Рис. Строение секреторного иммуноглобулина А

 

Функции SIgA

n Блокирует адгезию вирусных и бактериальных частиц к поверхности слизистых.

n Агглютинирует бактерии, предотвращает их размножение.

n Нейтрализует бактериальные токсины.

n Нейтрализует некоторые вирусы.

n Опсонизирует бактерии, усиливает фагоцитоз.

n Усиливает антителозависимую цитотоксичность.

n Связывает аллергены

В настоящее время выделяют IgA1 и IgA2. IgA1 преобладает в сыворотке, IgA2 - в секретах. IgA не пересекает барьер плаценты и его уровень у новорожденных очень низок.

 

Иммуноглобулин Е

В норме имеет чрезвычайно низкую концентрацию в сыворотке. IgЕ - мономер (2 антигенсвязывающих центра). 50% IgЕ - находится в сыворотке, 50% - в секретах слизистых.

 

Рис. Строение иммуноглобулина E

 

IgЕ играет роль пускового механизма в развитии аллергии немедленного типа. Взаимодействуя с аллергеном, IgЕ формируют комплекс аллерген + IgЕ. Этот комплекс фиксируется на тучных клетках и базофилах, вызывает их дегрануляцию и выброс медиаторов аллергических реакций, которые и обуславливают клинические проявления аллергии.

Физиологические функции IgЕ

n Защита слизистых оболочек от микроорганизмов. Инфекционные агенты, могут стимулировать синтез небольших количеств IgЕ. Образующиеся комплексы АГ-IgE вызывают дегрануляцию тучных клеток и выброс вазоактивных пептидов и хемоаттрактантов. Это вызывает приток к поверхности слизистых нейтрофилов, эозинофилов, комплемента, IgG и усиление протвомикробной защиты.

n Противогельминтная защита

IgЕ являются основными антителами, появляющимися в ответ на антигены гельминтов. Под действием вазоактивных пептидов в очаге воспаления накапливаются эозинофилы и вызывают лизис гельминтов, покрытых IgЕ.

 

Иммуноглобулин D

Составляет менее 1% от всех иммуноглобулинов сыворотки.

75% IgД находится во внутрисосудистом пространстве, 35% фиксировано на поверхности В-лимфоцитов.

Функции IgD

n Могут участвовать в нейтрализации вирусов.

n Являются клеточным рецептором В-лимфоцитов, принимают участие в их дифференцировке.

Функции IgD до конца не определены.

 

Таблица Основные характеристики иммуноглобулинов разных классов

Параметр	Класс иммуноглобулина
IgM	IgG	IgA	IgD	IgE
IgG1	IgG2	IgG3	IgG4	IgA1	IgA2
Тяжелая цепь	μ	γ1	γ2	γ3	γ4	α1	α2	δ	ε
Концентрация г/л	0,5-2,0	5,0-12,0	2,0-6,0	0,5-1,0	0,1-1,0	0,5-3,0	0-0,2	0,03	(0-5)*10-5
Период полужизни	10 сут.
Активация компл.	++++	++	+	+++	+	-	-	-	-
Пр-е ч/з плаценту	-	++	++	++	+	-	-	-	-
Связь с клетками	Л	М, Н. Тр, Э, Л	Тр, Л	М, Н. Тр, Э, Л	Н, Тр, Л	М, Н	М, Н	-	Б, Э, Л, Т
нейтрализация вирусов и бактерий	+	+	++	+	++	+	+	+	-

 

Примечание: Л – лимфоцит, М – моноцит, Н – нейтрофил, Тр – тромбоцит, Э – эозинофил, Б – базофил, Т – тучная клетка, + – слабо, ++ – умеренно, +++ – хорошо, ++++ – очень хорошо.

 

Приложение 1

Занятие 3. Антигены, антитела

1. Определение понятия антиген, основные свойства антигенов.

2. Виды антигенов.

3. Аллергены, их классификация, пути поступления в организм.

4. Общая характеристика и строение молекулы антитела.

5. Свойства и функции антител.

6. Характеристика основных классов антител.

 

Антигены – вещества, несущие признаки генетически чужеродной информации, способные вызывать иммунный ответ, направленный на их удаление.

Эпитоп или антигенная детерминанта – участок молекулы антигена, распознаваемый ИС, специфически связывающийся с антигенраспознающими рецепторами клеток ИС и антителами.

 

 

 

Рис. Антигенные детерминанты (эпитопы)

 

Антигенами чаще всего являются белки другого организма. Минимальный размер пептидной молекулы, способной быть антигеном – 8-10 аминокислотных остатков (от 10 кДа). В качестве антигенов могут также выступать соединения белков с остатками жирных кислот (липопротеины), сахарами (гликопротеины). Антигены могут быть сложными, состоящими из компонентов белковой и небелковой природы, например вирусные частицы или бактериальные клетки. При определенных условиях свойствами антигенов могут обладать полисахариды, фосфолипиды и некоторые другие молекулы.

Антигены обладают следующими свойствами:

ü чужеродность

ü специфичность

ü антигенность

ü иммуногенность

 

Чужеродность – свойство антигена по отношению к организму, в который антиген попадает. По чужеродности выделяют следующие антигены:

ü ксеногенные (гетерологичные) антигены – антигены других биологических видов. Обладают наибольшей чужеродностью.

ü аллогенные (гомологичные) – характерные для разных особей одного биологического вида. Внутри вида могут встречаться особи как схожие, так и очень разные по генетическому составу. Чужеродность может быть различной.

ü изоантигенные (сингенные) – характерные для особей с одинаковым генетическим кодом (однояйцевые близнацы). Изоантигены, как правило не вызывают ИО, поскольку воспринимаются иммунной системой, как антигены собственного организма.

ü аутоантигены ( аутологичные) – антигены собственного организма. В норме не воспринимаются иммунной системой. Вызывают ИО при аутоиммунных заболеваниях.

 

Специфичность – структурные особенности антигена, определяющие его уникальность. Специфичность заключена в структуре молекулы антигена (последовательность аминокислотных остатков, третичная структура белка). Эти особенности распознаются иммунной системой и формируется иммунный ответ.

Антигенная детерминанта (эпитоп) – участок молекулы антигена, определяющий его специфичность, связывающийся с антигенраспознающими рецепторами Т-лимфоцитов (TCR) и В-лимфоцитов (ВCR) и антителами. Большинство молекул антигенов имеют несколько антигенных детерминант.

Антигенность – способность антигена вызывать иммунный ответ в данном организме. Различные антигены вызывают разные по силе и направленности иммунный ответ. В первую очередь антигенность зависит от количества и разнообразия антигенных детерминант.

Иммуногенность – способность антигена формировать иммунитет (невосприимчивость) или иммунологическую память. Для патогенных микроорганизмов иммуногенность определяет невосприимчивость к данной инфекции после перенесенного заболевания или вакцинации. Иммуногенность можно усилить за счет присоединения к антигену иммуностимулирующих компонентов. Вещества, неспецифически повышающие иммуногенность антигена, незываются адъювантами.

Виды антигенов

По физико-химическим свойствам антигены можно разделить на растворимые и корпускулярные.

Корпускулярные являются сложными структурами, несущими множество антигенных детерминант. К таким антигенам можно отнести частицы вирусов, бактериальных клеток, пыльцу растений. К растворимым антигенам относят бактериальные токсины, зоотоксины, способные растворяться в биологических жидкостях.

Рис. Антигенные детерминанты бактериальной клетки

Толерагены – способны вызвать развитие иммунной толерантности (анергии, неотвечаемости). Как правило, это антигены с низкой молекулярной массой. Их не захватывают антигенпрезентирующие клетки, вследствие чего процесс презентации не происходит и иммунный ответ не развивается.

Гаптены – низкомолекулярные химические вещества, которые вызывают иммунный ответ только после соединения с более крупным носителем. В качестве носителя могут выступать собственные белки и клетки организма. В результате этого иммунный ответ против гаптенов может повреждать и собственные структуры. К наиболее распространенным гаптенам относятся: нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), лекарственные вещества, неорганические молекулы (бром, никель) и т.д.

В зависимости от способности вовлекать в иммунный ответ Т-лимфоциты антигены делятся на тимусзависимые и тимуснезависимые.

Тимусзависимые – антигены, иммунный ответ на которые развивается с обязательным участием Т-хелперов. Большинство природных антигенов являются тимусзависимыми. Иммунный ответ осуществляется в результате взаимодействия Т- и В-лимфоцитов.

Тимуснезависимые антигены – способны запускать иммунный ответ за счет активации В-лимфоцитов без участия Т-хелперов. Примером являются липополисахариды клеточной стенки грамотрицательных бактерий, декстран, флагеллин бактерий. Они вызывают перекрестное «сшивание» антигенраспознающих рецепторов В-лимфоцитов и активацию этих клеток.

Важным видом антигенов являются суперантигены.

Суперантигены – способны неспецифически взаимодействовать с множеством антигенраспознающих рецепторов лимфоцитов и вызывать поликлональную активацию этих клеток. В результате усиленной пролиферации множества клонов и резкого повышения продукции цитокинов может развиться тяжелая системная реакция с признаками шока и полиорганной недостаточности. Кроме того, избыточная активация лимфоцитов ведет к их апоптозу и развитию иммунодефицита. Свойствами суперантигенов обладают некоторые бактериальные продукты (стафилококковый энтеротоксин, стрептококковый экзотоксин и т.д.).

В последние годы описаны новые антигенные структуры общие для многих классов микроорганизмов – патоген-ассоциированные молекулярные паттерны – PAMP. Примерами PAMP могут служить бактериальные липополисахариды, пептидогликан, молекулы РНК, ДНК, флагеллин. В результате распознавания PAMP происходит активация клеток врожденного иммунитета.

Известны эндогенные сигналы биологической опасности – DAMP или алармины. К ним относят белки теплового шока, соли мочевой кислоты, бактерицидные белки дефенсины. В условиях стресса алармины взаимодействуют с рецепторами на клетках врожденного иммунитета и активируют их.

Аллергены – антигены, вызывающие выработку IgE, опосредующего развитие аллергических реакций. Обычно аллергены не несут угрозы человеку и являются безвредными белками. Однако у некоторых людей они вызывают развитие аллергических реакций, в некоторых случаях даже угрожающих жизни.

Наиболее распространенной классификацией аллергенов в нашей стране является выделение следующих групп:

ü неинфекционные – бытовые (аэроаллергены жилищ), эпидермальные, пищевые, инсектные, лекарственные.

ü инфекционные – грибковые и бактериальные аллергены.

 

Бытовые аллергены

Домашняя пыль имеет сложный состав, в который входят клещи домашней пыли и продукты их жизнедеятельности, растительные и неорганические частицы, споры плесневых грибов, бактерии, шерсть и выделения домашних животных и грызунов (мышей, крыс), аллергены тараканов, а также формальдегид и летучие органические соединения (из линолеума, синтетических напольных покрытий, фурнитуры, мебели и т.д.).

Основное значение имеют пироглифидные клещи (Dermatophagoides pteronyssimus и Dermatophagoides farina). Это мельчайшие членистоногие размером около 0,3 мм, которые питаются чешуйками слущенного эпидермиса человека и животных. Наилучшими условиями для жизнедеятельности и размножения клещей является высокая влажность > 60% при t 22-27°, поэтому к излюбленным местам обитания клещей относится постель (подушки, одеяла, матрасы), мягкая мебель, ковры. Чрезвычайно аллергенными являются тараканы. Хорошо известна роль корма для аквариумных рыбок (причиной является аллергия к дафнии – основной составляющей этого корма).

Эпидермальные аллергены

Аллергены различных животных и птиц: кошек, собак, хомячков, лошадей, перо птиц. Аллергенами бывает не столько шерсть, сколько белки эпидермиса, слюны, продукты потовых и сальных желез, моча, семенная жидкость, фекалии животных.

Наиболее частыми виновниками эпидермальной аллергии являются аллергены кошки, в меньшей степени – собаки. Эпидермальные аллергены можно обнаружить не только в воздухе помещений, где обитают эти животные, но и в составе домашней пыли, коврах, мебели. При удалении животного высокая концентрация аллергена в помещении сохраняется в течение 6 мес. и более. Мыши, крысы, морские свинки могут стать причиной аллергии у тех, кто с ними контактирует.

Пыльцевые аллергены

Наиболее частой причиной поллиноза является легкая пыльца ветроопыляемых растений. Концентрация пыльцевых аллергенов выше в сухие жаркие дни и уменьшается после дождя. Пыльцевые зерна – живые мужские гаметофиты высших растений, содержат внутреннюю целлюлозную мембрану (интина) и двухслойную наружную – (экзина). Диаметр пыльцевых зерен амброзии – 20 мкм, пыльцы деревьев – 20-60 мкм, пыльцы злаковых трав – 30-40 мкм. Растения способны вырабатывать огромное количество пыльцы. Один кустик амброзии выделяет в сутки до 1 млн зерен пыльцы. Пик прод