Серологические реакции в лабораторной диагностике инфекционных заболеваний.

В защите организма от чужеродных антигенов решающую роль играют иммунологические механизмы, осуществляющиеся антителами и иммунокомпетентными клетками. Основа иммунологических механизмов – специфическая реакция между антителами или лимфоцитами (образовавшихся под воздействием попавшего в организм антигена) и антигена. Главная функция антител – связывание антигена и его дальнейшее выведение из организма.

Однако такие реакции между антителами и антигенами могут происходить и вне организма (in vitro) в присутствии электролита и возможны лишь при наличии комплементарности (структурного сходства, сродства) антигена и антитела.

Имея специфические антитела против определенного антигена можно распознать и выявить его среди других антигенов, а в сыворотке крови антитела против известного антигена.

Реакция антиген-антитело in vitro сопровождается возникновением определенного феномена – агглютинации, преципитации, лизиса.

Таким образом все серологические реакции используются с двумя целями:

1) выявление антител в сыворотке больного с помощью стандартных антигенов-диагностикумов (для серологической диагностики инфекционных болезней);

2) для выявления неизвестных антигенов по известным стандартным сывороткам, содержащим антитела определенной специфичности (для серологической идентификации возбудителей).

Например, если сыворотка больного реагирует с конкретным микробным антигеном – значит в сыворотке больного есть антитела против данного микроорганизма.

 

Серологическая диагностика – берут стандартный антиген (диагностикум), представляющий собой инактивированные или живые бактерии, вирусы или же их антигены (компоненты) в изотоническом растворе.

Серологическая идентификация – используют стандартные иммунные сыворотки, которые получают от иммунизированных животных (в крови животных в результате многократной иммунизации возбудителем появляется большое количество антител).

 

Агглютинация.

Агглютинация – серологическая реакция между антителами (агглютининами) и антигенами (агглютининогенами), размещенными на поверхности бактериальной клетки, а в результате образуется комплекс антиген-антитело (агглютинат).

Механизм агглютинации – под влиянием ионов электролита уменьшается негативный поверхностный заряд бактериальной клетки и следовательно они могут сблизиться на такое расстояние при котором возникает склеивание бактерий.

Макро- и микроскопический вид агглютината:

1) О-агглютинация (соматическая) – мелкозернистая, при микроскопии – бактерии склеиваются полюсами клеток, образуя сеть.

2) Vi-агглютинация (капсульная) – мелкозернистая, при микроскопии - склеивание бактерий происходит всей поверхностью клетки.

3) Н-агглютинация (жгутиковая) – агглютинины взаимодействуют с жгутиками обездвиживая бактерии, при микроскопии – крупнохлопчатая, склеивание бактериальных клеток в области жгутиков.

Реакция агглютинации используется для определения антител в сыворотке крови больных, например, при бруцеллезе (реакции Райта, Хеддельсона), брюшном тифе и паратифах (реакция Видаля) других инфекционных болезнях, а также при определении возбудителя, выделенного от больного. Эту же реакцию применяют для определения групп крови с использованием моноклональных антител против аллоантигенов эритроцитов.

Применяются различные варианты реакции агглютинации: развернутая, ориентировочная, непрямая и др.

Для определения у больного антител ставят развернутую реакцию агглютинации:к разведениям сыворотки крови больного добавляют взвесь убитых микробов (диагностикум)и через несколько часов инкубации при 37°С отмечают наибольше разведение (титр) сыворотки, при котором произошла агглютинация, т.е. образовался осадок.

Характер и скорость агглютинации зависят от вида антигена и антител.

Если необходимо определить возбудитель, выделенный от больного, ставят ориентировочную реакцию агглютинации, применяя диагностические антитела, т.е. проводят серотипирование возбудителя. Ориентировочную реакцию проводят на предметном стекле. К 1 капле диагностической иммунной сыворотки в разведении 1:10 или 1:20 добавляют чистую культуру возбудителя, выделенного от больного. Если появляется хлопьевидный осадок, то реакцию проводят в пробирках с увеличивающимися разведениями диагностической сыворотки, добавлял в каждую дозу сыворотки 2—З капли взвеси возбудителя. Реакцию считают положительной, если агглютинация отмечается в разведении, близком к титру диагностической сыворотки. В контролях (сыворотка, разведенная изотоническим раствором хлорида натрия, или взвесь микробов в том же растворе) осадок в виде хлопьев должен отсутствовать.

Разные родственные бактерии могут агглютинироваться одной и той же диагностической агглютинирующей сывороткой, что затрудняет их идентификацию. Поэтому пользуются адсорбированными агглютинирующими сыворотками,из которых удалены перекрестно реагирующие антитела путем адсорбции их родственными бактериями. В таких сыворотках сохраняются антитела, специфичные только к данной бактерии. Получение таким способом монорецепторных диагностических агглютинирующих сывороток было предложено А.Кастелляни (1902).
Реакция непрямой (пассивной) гемагглютинации (РНГА) основана на использовании эритроцитов (или латекса) с адсорбированными на их поверхности антигенами или антителами, взаимодействие которых с соответствующими антителами или антигенами сыворотки крови больных вызывает склеивание и выпадение эритроцитов на дно пробирки или ячейки в виде фестончатого осадка. РНГА применяют для диагностики инфекционных болезней, определения гонадотропного гормона в моче при установлении беременности, для выявления повышенной чувствительности к лекарственным препаратам и гормонам и в некоторых других случаях.
Реакция торможения гемагглютинации (РТГА) основана на блокаде, подавлении вирусов антителами иммунной сыворотки, в результате чего вирусы теряют свойство агглютинировать эритроциты. РТГА применяют для диагностики многих вирусных болезней, возбудители которых (вирусы гриппа, кори, краснухи, клещевого энцефалита и др.) могут агглютинировать эритроциты различных животных.
Реакцию агглютинации для определения групп крови применяют для установления системы АВО с помощью РА эритроцитов, используя антитела к группам крови А(II), В(III). Контролем служит сыворотка, не содержащая антител, т.е. АВ(IV) группы крови, антигены, содержащиеся в эритроцитах групп А(II), В(III); отрицательный контроль не содержит антигенов, т.е. используют эритроциты группы 0 (I).
В реакции агглютинации для определения резус-фактора используют антирезусные сыворотки (не менее двух различных серий). При наличии на мембране исследуемых эритроцитов резус-антигена происходит агглютинация этих клеток. Контролем служат стандартные резус-положительные и резус-отрицательные эритроциты всех групп крови.

Реакцию агглютинации для определения антирезусных антител (непрямую реакцию Кумбса) применяют у больных при внутрисосудистом гемолизе. У некоторых таких больных обнаруживают антирезусные антитела, которые являются неполными. Они специфически взаимодействуют с резус-положительными эритроцитами, но не вызывают их агглютинации. Наличие таких неполных антител определяют в непрямой реакции Кумбса. Для этого в систему антирезусные антитела + резус-положительные эритроциты добавляют антиглобулиновую сыворотку (антитела против иммуноглобулинов человека), что вызывает агглютинацию эритроцитов. С помощью реакции Кумбса диагностируют: патологические состояния, связанные с внутрисосудистым лизисом эритроцитов иммунного генеза, например гемолитическую болезнь новорожденных: эритроциты резус-положительного плода соединяются с циркулирующими в крови неполными антителами к резус-фактору, которые перешли через плаценту от резус-отрицательной матери.

Реакция коагглютинации - разновидность РА: клетки возбудителя определяют с помощью стафилококков, предварительно обработанных иммунной диагностической сывороткой. Стафилококки, содержащие белок А, имеющий сродство к иммуноглобулинам, неспецифически адсорбируют антимикробные антитела, которые затем взаимодействуют активными центрами с соответствующими микробами, выделенными от больных. В результате коагглютинации образуются хлопья, состоящие из стафилококков, антител диагностической сыворотки и определяемого микроба.

 

Схема постановки реакции агглютинации.

Компоненты	Пробирки
						6 КС	7 КД
Изотонический раствор NaCl (физиологический раствор)	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	-
Сыворотка больного в разведении 1:5 (стартовое разведение)	1						-
Разведение	1:10	1:20	1:40	1:80	1:160	1:100	-
Диагностикум, капли	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	-

КС – контроль сыворотки; КД – контроль диагностикума

Титр сыворотки - наибольше разведение сыворотки, при котором произошло образование агглютината, т.е. образовался осадок. Фактически – это разведение сыворотки в последней пробирке, где произошло образование агглютината.

Преципитация.

Преципитация – в основе механизма лежит образование и выпадение в осадок комплексов антиген-антитело.

Характер антигена – молекулярные, в растворимом виде.

Антигенами могут быть экстракты микроорганизмов, тканей, органов, тканей, химические вещества.

Феномен преципитации состоит в реакции между антителами (преципитинами) и антигенами (преципитиногенами) с образованием осадка (преципитата) или помутнением раствора.

Реакция преципитации гораздо более чувствительна, чем реакция аггютинации, ее можно проводить в жидкой и плотной среде, однако обязательным условием является прозрачность исходных компонентов.

Реакцию проводят в пробирках, нанося (наслаивая) растворимый антиген на иммунную сыворотку. При оптимальном соотношении антигена и антител на границе раздела двух растворов образуется непрозрачное кольцо преципитата (реакция кольцепреципитации). Избыток антигена не влияет на результат кольцепреципитации вследствие постепенной диффузии реагентов к границе жидкости. Если в качестве антигенов в реакции кольцепреципитации используют прокипяченные и профильтрованные водные экстракты органов и тканей, то такая реакция называется реакцией термопреципитации (реакцией Асколи).

Реакции преципитации в полужидком геле агара или агарозы: двойная иммунодиффузия по Оухтерлони, радиальная иммунодиффузия, иммуноэлектрофорез.

Двойная иммунодиффузия по Оухтерлони растопленный агаровый гель тонким слоем выливают на стеклянную пластинку и после затвердевания в нем вырезают лунки. В лунки раздельно помещают антигены и иммунные сыворотки, которые диффундируя в агар, образуют в месте встречи преципитат в виде белой полосы.

При постановке реакции радиальной иммунодиффузии иммунную сыворотку вносят в агаровый гель. В лунки геля помещают раствор антигена, который диффундируя в гель, образует кольцевые зоны преципитации вокруг лунок. Диаметр кольца преципитации пропорционален концентрации антигена. Реакцию используют для определения содержания в крови иммуноглобулинов различных классов, компонентов системы комплемента и др.

Иммуноэлектрофорез – сочетание метода электрофореза и иммунопреципитации: смесь антигенов разделяется на геле с помощью электрофореза, затем параллельно зонам электрофореза вносят иммунную сыворотку, антитела которой диффундируют в гель и образуют в месте «встречи» с антигеном линии преципитации.

Реакция флоккуляции (по Рамону) – появление опалесценции или хлопьевидной массы (иммунопреципитации) при реакции токсин-антитоксин или анатоксин-антитоксин. Ее применяют для определения активности анатоксина или антитоксической сыворотки.