Определение понятия «антиген». Свойства антигенов. Виды антигенов.

Антиген (от греч. anti — против и genos — создавать) — это биополимер органичес­кой природы, генетически чужеродный для макроорганизма, который при попадании в последний распознается его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение.

Свойства антигенов:

• антигенность — потенциаль­ная способность молекулы антигена акти­вировать компоненты иммунной системы и специфически взаимодействовать с фактора­ми иммунитета (антитела, клон эффекторных лимфоцитов);

• иммуногенность — потенциальная способ­ность антигена вызывать по отношению к себе в макроорганизме специфическую за­щитную реакцию (иммунный ответ).

Степень иммуногенности зависит от молекулярных особенностей антигена (природа, химический состав, молекулярный вес, струк­тура), клиренса антигена в организме, реактивности макроорганизма.

• специфичность — способность ан­тигена индуцировать иммунный ответ к строго определенному эпитопу.

Способностью вызывать развитие иммунного ответа и определять его специфичность обладает фрагмент молекулы Аг ¾ антигенная детерминанта (эпитоп), избирательно реагирующая с Аг-распознающими рецепторами и Ат.

Классификация по происхождению:

• экзоген­ные (возникшие вне организма);

• эндоген­ные (возникшие внутри организма) антигены.

– аутогенные ¾ это эндоген­ные антигены, структурно неизмененные молекулы собственного организма, синтези­руемые в физиологических усло­виях. В норме аутоантигены не вызывают ре­акцию иммунной системы вследствие сформи­ровавшейся иммунологической толерантности(невосприимчивости) либо их недоступности для контакта с факторами иммунитета — это так называемые забарьерныеантигены (головной мозг, хрусталик глаза, фолликулы щитовидной железы, семенные канальца яичек). При срыве толерантности или нарушении целост­ности биологических барьеров (наиболее час­тая причина — травма) компоненты иммунной системы начинают специфически реагировать на аутоантигены выработкой специфических факторов иммунитета (аутоантитела, клон аутореактивных лимфоцитов).

– неоан­тигены (опухолевые) ¾ это эндоген­ные антигены, которые возникают в организме в результате мутаций. После модификации мо­лекулы приобретают черты чужеродности.

Классификация по природе: биополимеры белковой (протеиды) и небелковой природы (полиса­хариды, липиды, липополисахариды, нуклеи­новые кислоты и пр.).

Классификация по молекулярной структуре:

• глобуляр­ные (молекула имеет шаровидную форму);

• фибриллярные (форма нити).

Классификация по степени иммуногенности:

• полноценные ан­тигены ¾ обладают выраженной антигенностью и иммуногенностью — иммунная система чувствительного организма реагирует на их введение выработкой факторов иммунитета. Такие вещества, как правило, имеют доста­точно большую молекулярную массу (более 10 кДа), большой размер молекулы (частицы) в виде глобулы и хорошо взаимодействуют с факторами иммунитета;

• неполноценные антигены, или гаптены ¾не способны при введении в нормальных условиях индуцировать в организме иммунный ответ, так как обладают крайне низкой иммуногенностью. Однако свойство антигенности они не утратили, что позволяет им специфически взаимодейс­твовать с уже готовыми факторами иммунитета (антителами, лимфоцитами). Чаще всего гаптенами являются низкомолекулярные соединения (молекулярная масса меньше 10 кДа). При соединении гаптена с белковой молекулой, например альбуминами сыворотки крови, образовавшийся конъюгат обладает всеми свойствами полноценного антигена и вызы­вает при введении в организм выработку ан­тител или клона лимфоцитов, специфичных к гаптенной части комплекса. При этом спе­цифичность в составе молекулы конъюгата определяется гаптенной частью, а иммуногенность — белком-носителем. Молекула бел­ка-носителя назввается шлеппер (от нем. schlepper — буксир ).

Классификация по степени чужеродности:

• ксеногенные антигены (гетерологичные) — общие для организмов, стоящих на разных ступенях эволюционного развития, например, относящиеся к разным родам и видам. Примером может быть полисахаридный антиген Форсмана, присутствующий в эритроцитах кошек, собак, овец и почке морских свинок;

• аллогенные антигены (групповые) — об­щие для генетически неродственных орга­низмов, но относящихся к одному виду. На основании аллоантигенов общую популяцию организмов можно подразделить на отдельные группы. Примером таких антигенов у людей являются антигены крови (системы АВО, HLA и др.). Аллогенные ткани при трансплантации иммунологически несов­местимы — они отторгаются или лизируются реципиентом. Микробы на основании груп­повых антигенов могут быть подразделены на серогруппы, что имеет большое значение для микробиологической диагностики (например, классификация сальмонелл Кауфмана-Уайта);

• изогенные антигены (индивидуаль­ные) — общие только для генетически иден­тичных организмов, например для однояйцо­вых близнецов, инбредных линий животных. Изотрансплантаты обладают практически полной иммунологической совместимостью и не отторгаются реципиентом при пересадке. Примером таких антигенов в популяции лю­дей являются антигены гистосовместимости, а у бактерий — типовые антигены, не дающие дальнейшего расщепления.

Классификация по направленности активации и обеспе­ченности иммунного реагирования:

• иммуногены при попадании в организм спо­собны индуцировать продуктивную защитную реакцию иммунной системы, которая заканчивается выработкой факторов иммунитета (антите­ла, антигенореактивные клоны лимфоци­тов). В клинической практике иммуногены используют для иммунодиагностики, имму­нотерапии и иммунопрофилактики многих патологических состояний;

• толероген является полной противополож­ностью иммуногену. При взаимодействии с системой приобретенного иммунитета он вы­зывает включение альтернативных механиз­мов, приводящих к формированию иммуноло­гической толерантности или неотвечаемости на эпитопы данного толерогена. Толерогену, как правило, присуща мономер­ность, низкая молекулярная масса, высокая эпитопная плотность и высокая дисперсность (безагрегатность) коллоидных растворов. Толерогены используют для профилактики и лечения иммунологических конфликтов и ал­лергии путем наведения искусственной неот­вечаемости на отдельные антигены;

• аллерген ¾производимый им эффект, в отли­чие от иммуногена, формирует патологическую реакцию организ­ма в виде гиперчувствительности немедлен­ного или замедленного типа. По своим свойствам аллерген не отличается от иммуногена. В клинической практике ал­лергены применяют для диагностики инфек­ционных и аллергических заболеваний.

Антигены организма человека. С позиций клинической медицины наиболь­шее значение имеет определение группоспецифических антигенов (антигены групп крови), индивидуально специфических антигенов (антигены гисто­совместимости), органо- и тканеспецифических (раковоэмбриональные антигены).

Антигены гистосовместимости обнаружива­ются на цитоплазматических мембранах практи­чески всех клеток макроорганизма. Большая часть из них относится к системе главного ком­плекса гистосовместимости, или МНС (от англ. Main Hystocompatibility Complex). У человека МНС обозначается как HLA (от англ. Human Leukocyte Antigen), так как он ассоциирован с лейкоци­тами. Антигены гистосовместимости играют ключевую роль в осуществлении специфичес­кого распознавания «свой-чужой» и индук­ции приобретенного иммунного ответа. Они определяют совместимость органов и тканей при трансплантации в пределах одного вида, генетическую рестрикцию (ограничение) иммунного реагирования и другие эффекты. По химической природе анти­гены гистосовметимости представляют собой гликопротеиды, прочно связанные с цитоплазматической мембраной клеток. Их отдельные фрагменты имеют структурную гомологию с молекулами иммуноглобулинов. Различают два основных класса молекул МНС. Условно принято, что МНС I класса индуцирует преиму­щественно клеточный иммунный ответ, а МНС II класса ¾ гуморальный.

Антигены бактерий:

• жгутиковые, или Н-антигены, локализуют­ся в локомоторном аппарате бактерий — жгутиках. Они представляют собой эпитопы сократительного белка флагеллина. При на­гревании флагеллин денатурирует, и Н-антиген теряет свою специфичность. Фенол не действует на этот антиген;

• соматический, или О-антиген, связан с клеточной стенкой бактерий. Его основу со­ставляют липополисахарид (ЛПС). О-антиген проявляет термос­табильные свойства — не разрушается при кипячении. Однако соматичес­кий антиген подвержен действию альдегидов (например, формалина) и спиртов, которые нарушают его структуру. Если проиммунизировать животное жи­выми бактериями, имеющими жгутики, то будут вырабатываться антитела, на­правленные одновременно против О- и Н-антигенов. Введение животному про­кипяченной культуры стимулирует био­синтез антител к соматическому антигену. Культура бактерий, обработанная фенолом, вызовет образование антител к жгу­тиковым антигенам;

• капсульные, или К-антигены, располагаются на поверхности клеточной стенки. Встречаются у бактерий, образующих капсулу. Как правило, К-антигены состоят из кислых полисахаридов (уроновые кислоты). В то же время у бациллы сибирской язвы этот антиген построен из по­липептидных цепей. По чувствительности к нагреванию различают три типа К-антигена: А, В, и L. Наибольшая термостабильность ха­рактерна для типа А, он не денатурирует даже при длительном кипячении. Тип В выдержи­вает непродолжительное нагревание (около 1 часа) до 60 °С. Тип L быстро разрушается при этой температуре. Поэтому частичное удале­ние К-антигена возможно путем длительного кипячения бактериальной культуры. На поверхности возбудителя брюшного ти­фа и других энтеробактерий, которые облада­ют высокой вирулентностью, можно обнару­жить особый вариант капсульного антигена. Он получил название антигена вирулентнос­ти, или Vi-антигена.

Антигенными свойствами обладают также бактериальные белковые токсины, ферменты и некоторые другие белки, которые секретируются бактериями в окружающую среду (на­пример, туберкулин). Столбнячный, дифтерий­ный и ботулинический токсины относятся к числу сильных полноценных антигенов, поэ­тому их используют для получения анатокси­нов для вакцинации людей.

Антигены вирусов:

• ядерные (ко­ровые);

• капсидные (оболочечные);

• суперкапсидные (поверхностные).

Антигенный состав вириона зависит от стро­ения вирусной частицы. Антигенная специфичность простоорганизованных виру­сов связана с рибо- и дезоксирибонуклеопротеинами. Эти вещества хорошо растворяются в воде и поэтому обозначаются как S-антигены (лат. solutio — раствор). У сложноорганизованных вирусов часть антигенов связана с нуклеокапсидом, а другая — локализуется во внешней оболочке (суперкапсиде). Антигены многих вирусов отличаются вы­сокой степенью изменчивости. Это связано с постоянным мутационным процессом, кото­рый претерпевает генетический аппарат вирус­ной частицы. Примером могут служить вирус гриппа, вирусы иммунодефицитов человека.