Методы микробиологической диагностики инфекционных болезней. Серологические реакции. Коагглютинация. Радиоиммунный метод (РИМ). Иммуноферментный метод (ИФМ).

 

Взаимодействие антигена с антителом проявляется в форме различных иммуно­логических, или серологических реакций. В связи с их вы­сокой чувствительностью и специфичностью они нашли широкое диагностическое применение.

С диагностической целью используют следующие серологические реакции:

1. Реакция агглютинации в ее различных вариантах.

2. Реакция преципитации и ее различные модификации.

3. Реакции иммунофлуоресценции (РИФ) в прямом и непрямом вариантах.

4. Реакции, протекающие с участием комплемента.

5. Реакции, протекающие с участием фагоцитов.

6. Реакции иммуносорбентного анализа твердой фазы.

7. Реакции нейтрализации биологической активности возбудителя или токсинов.

Реакция коагглютинации. Является одним из вариантов пассивной, т. е. опо­средованной клетками-носителями антител, ускоренной реакции агглютинации на стекле. В основу этой реакции положено уникальное свойство золотистого стафило­кокка, имеющего в составе своей клеточной стенки белок А, связываться с Fс-фрагментами и IgМ. При этом активные центры антител остаются свободными и могут взаимодействовать со специфическими детерминантами антигенов. На предметное стекло наносят каплю 2 %-ной взвеси стафилококков, сенсибилизированных соот­ветствующими антителами, и добавляют каплю взвеси исследуемых бактерий. При соответствии антигена антителам через 30—60 с происходит четкая агглютинация нагруженных антителами стафилококков.

Обнаружение антигена с помощью ИФМ и РИМ.

Первый этап — адсорбция специфических антител твердой фазой, в качестве которой обычно используют полистироловые или поливинилхлоридные поверхно­сти лунок пластиковых микротитраторных панелей. Антитела нековалентно связы ваются со стенками лунок, у них сохраняются свободными активные центры, и по­этому они способны специфически реагировать с соответствующим антигеном.

Второй этап — связывание антигена из суспензии исследуемого материала за счет реакции антитело + антиген, происходящей на границе твердая фаза—жидкость. После этого луночки промывают раствором, содержащим слабый неионный детергент, для удаления из системы других, неспецифически связанных с антителами компонентов.

Третий этап - обработка твердой фазы с фиксированными на ней комплексами антитело + антиген специфическими антителами против данного антигена, но мечен­ными либо ферментом, либо изотопом. Такие меченые антитела присоединяются к ан­тигенам, а их избыток удаляется из системы промыванием. Таким образом, в случае присутствия в исследуемом материале искомого антигена на поверхности твердой фа­зы формируется комплекс: антитело + антиген + меченое антитело. Результаты реакции учитывают в зависимости от характера метки. Для иммуноферментного метода антите­ла метят ферментом, чаще всего пероксидазой или щелочной фосфатазой. Субстратом для пероксидазы служит Н₂0₂ в смеси с ортофенилендиамином, используемые в виде раствора в цитратно-фосфатном буфере (рН 5,0). Добавление в опытную луночку рас­твора субстрата приводит к тому, что он подвергается действию пероксидазы, фиксиро­ванной на антителах, образующиеся продукты реакции имеют желтую окраску, интен­сивность которой может быть определена путем фотометрирования.

Радиоиммунный метод (РИМ) предусматривает использование антител, мечен­ных изотопом, поэтому результаты реакции оценивают путем определения радиоак­тивности исследуемых образцов. При положительной реакции уровень радиоактив­ности опытных образцов более чем в 2 раза превышает уровень радиоактивности контрольных, заведомо отрицательных образцов.

Обнаружение специфических антител с помощью ИФМ и РИМ

Для обнаружения антител реакции также ставят в три этапа. Первый этап — адсорбция специфических антигенов на стенках луночек. Обычно планшеты в коммерческих тест-системах уже имеют сенсибилизированные луночки, т. е. на их дне и стенках антигены уже адсорбированы.

Второй этап — добавление в луночки образцов исследуемой сыворотки для обнаружения в ней специфических антител к данному антигену. Если они имеют­ся, то вступают во взаимодействие с антигеном и образуют комплекс антиген + + антитело.

Третий этап — после отмывания луночек в них добавляют специфические анти- глобулиновые антитела (антивидовые, т. е. антитела против человеческих иммуно­глобулинов), но меченные ферментом (ИФМ) либо изотопом (РИМ). Результаты реакции оценивают, как указано выше. В качестве контроля используют образцы заведомо положительные и заведомо отрицательные.

Предложены различные варианты иммуноферментного метода. Большое значе­ние имеет вариант ИФМ, позволяющий осуществлять «захват» антител, относящихся к IgМ. Этот метод позволяет более точно производить серологическую диагностику, так как основан на обнаружении специфических иммуноглобулинов IgМ, которые появляются в первую очередь при встрече с возбудителем.

18. Иммунофлуоресцентный метод (прямой и непрямой) диагностики инфекционных бо­лезней. Сущность метода, его преимущества и недостатки.

Реакция иммунофлуоресценции. Молекулы иммуноглобулинов способны необратимо связываться (метиться) с некоторыми химическими веществами без потери своей антительной специ­фичности и свойства связываться с антигеном. Для такого мечения можно ис­пользовать красители, флуоресцирующие при облучении их коротковолновым светом (ультрафиолетовым, фиолетовым, синим), например изотиоционат флуо- ресцеина, дающий зеленовато-желтое окрашивание, или другие флуорохромы. Использование для обнаружения антигенов меченных флуорохромами антител, т. е. реакцию иммунофлуоресценции (РИФ), предложил в 1950 г. А. Куне. С по­мощью РИФ можно быстро обнаруживать даже ничтожные количества антиге­нов, в том числе бактериальных и вирусных, по эффекту флуоресценции ком­плекса антиген + антитело в люминесцентном микроскопе.

Метод иммунофлуоресценции используют в двух вариантах. Один из них полу­чил название прямого метода РИФ, и в этом случае метят антитела, которые не­посредственно участвуют в реакции с исследуемым антигеном. Второй вариант известен под названием непрямого метода РИФ. В этом случае с исследуемым антигеном вначале взаимодействуют специфические к нему антитела, а уже с ни­ми взаимодействуют антивидовые антитела (антитела против иммуноглобули­нов диагностической сыворотки), меченные флуорохромом (рис. 74). Преиму­ществом непрямого метода РИФ является то, что при его использовании отпадает необходимость иметь большой набор различных специфических флуоресцирую­щих антител, так как он основан на использовании антиглобулиновых антител. В качестве последних обычно используют сыворотку козы или барана, иммунизи­рованных сывороткой кролика (коммерческие диагностические иммунные сыворотки чаще всего готовят путем иммунизации кроликов). Непрямой метод иммунофлуо­ресценции применяют не только для ускоренного обнаружения антигенов (воз­будителя), но и для обнаружения антител в сыворотке крови больных. Напри­мер, для серологической диагностики токсоплазмоза токсоплазмы фиксируют на предметном стекле и обрабатывают сывороткой исследуемого больного. После ее отмывки мазок повторно обрабатывают сывороткой, содержащей меченные флуорохромом антитела против человеческого глобулина. Если в крови больно­го есть антитела, т. е. человек болен, в люминесцентный микроскоп будут видны светящиеся токсоплазмы.

19. Агглютинины и реакция агглютинации. 0- и Н-агглютинация бактерий. Механизм реакции агглютинации. Получение агглютинирующих сывороток. Методика поста­новки и оценки результатов развернутой реакции агглютинации.

Реакция агглютинации

Агглютинация (лат. а^ЫЫпаНо — склеивание) - склеивание (соединение) антигеннесущих корпускулярных частиц (цельные клетки, частицы латекса и др.) молекулами специфических антител в присутствии электролитов, которое закан­чивается образованием видимых невооруженным глазом хлопьев или осадка (аг- глютината). Характер осадка зависит от природы антигена: жгутиковые бактерии дают крупнохлопьевидный осадок, безжгутиковые и бескапсульные — мелкозер­нистый, капсульные — тяжистый. Различают агглютинацию прямую, при кото­рой во взаимодействии со специфическими антителами непосредственно участву­ют собственные антигены бактериальной или любой другой клетки, например эритроцитов; и непрямую, или пассивную, при которой бактериальные клетки или эритроциты, или частицы латекса являются носителями не собственных, а сорбированных на них чужих антигенов (или антител) для выявления специ­фических к ним антител (или антигенов). В реакции агглютинации участвуют главным образом антитела, относящиеся к классам IgG и IgМ. Она протекает в две фазы: вначале происходит специфическое взаимодействие активного цент­ра антител с детерминантом антигена, эта стадия может происходить в отсут­ствие электролитов и не сопровождается видимыми изменениями реагирующей си­стемы. Для второй стадии — образования агглютината — необходимо наличие электролитов, которые снижают электрический заряд комплексов антиген + ан­титело и ускоряют процесс их склеивания. Эта фаза заканчивается образованием агглютината.

Реакции агглютинации ставят либо на стеклянных, либо на гладких картонных пластинках, либо в стерильных агглютинационных пробирках. Реакции агглюти­нации (прямые и пассивные) на стекле обычно применяют в качестве ускоренно­го метода обнаружения специфических антител в сыворотке больного (например, при бруцеллезе) или для серологической идентификации возбудителя. В послед­нем случае обычно используют хорошо очищенные (адсорбированные) диагнос­тические сыворотки, содержащие только монорецепторные антитела или их на­бор к различным антигенам. Несомненным достоинством реакции агглютинации на стекле является простота ее постановки и то, что она протекает несколько ми­нут или даже секунд, так как оба компонента в ней используются в концентриро­ванном виде. Однако она имеет лишь качественное значение и менее чувствитель­на, чем пробирочная. Развернутая реакция агглютинации в пробирках дает более точные результаты, ибо она позволяет определить количественное содержание антител в сыворотке (установить ее титр) и при необходимости зарегистрировать факт нарастания титра антител, что имеет диагностическое значение. Для поста­новки реакции в агглютинационные пробирки вносят определенным образом разведенную 0,85 % раствором NaС1 сыворотку и равный объем (обычно 0,5 мл) суспензии стандартного диагностикума (или исследуемой культуры), содержаще­го в 1 мл 1 млрд бактерий. Учет результатов реакции агглютинации производят предварительно через 2 ч инкубации пробирок при температуре 37 °С и оконча­тельно через 20—24 ч по двум признакам: наличию и величине осадка и степени прозрачности надосадочной жидкости. Оценку осуществляют по четырехкрест- ной системе. Реакция обязательно сопровождается контролем сыворотки и антиге­на. В тех случаях, когда развернутую реакцию агглютинации в пробирке ставят для серологической идентификации возбудителя, она имеет диагностическое зна­чение, если реакция оценена как положительная при разведении диагностической сыворотки не менее половины ее титра.

Необходимо учесть, что при смешивании растворов гомологичных антигенов и антител не всегда наблюдаются видимые проявления реакции агглютинации. Осадок образуется только при некоторых оптимальных соотношениях обоих компонентов реакции. Вне этих пределов, при значительном избытке антигена или антител, реакции не наблюдается. Это явление получило название «феномена прозоны». Оно наблюдается как при реакции агглютинации, так и при реакции преципитации. Появление прозоны в иммунных реакциях объясняется тем, что участвующие в них антигены, как правило, являются полидетерминантными, а мо­лекулы антител IgG имеют два активных центра. При избытке антител поверх­ность каждой частицы антигена покрывается молекулами антител так, что не остается свободных детерминантных групп, поэтому второй, несвязанный активный центр антител не может взаимодействовать с другой антигенной частицей и связывать их друг с другом. Образование видимого агглютината или преципитата подав­ляется также при избытке антигена, когда не остается ни одного свободного актив­ного центра антител, и поэтому комплексы антиген + антитело + антиген не могут более укрупняться.

20. Преципитирующие свойства иммунных сывороток. Использование преципитации в агаре и применение ее для изучения- антигенов и определения токсигенности дифтерийной палочки. Реакция преципитации и ее варианты

Реакции агглютинации и преципитации очень близки по своей сути. Различия между ними зависят главным образом от величины частиц антигена. Преципитаци­ей называют процесс, когда происходит агрегация антител с растворимыми антиге­нами; если же антиген представлен корпускулами, специфическая агрегация таких антигенов описывается как агглютинация.

Появление преципитата при реакции антиген—антитело определяется не только возникновением решетки, образуемой ее участниками, но и особой ро­лью Fс-фрагмента иммуноглобулина, изменение конформации которого приво­дит к утрате этим комплексом растворимости в солевых растворах. В связи с этим в реакции преципитации используют неразведенную или слабо разведен­ную сыворотку.

Для постановки реакции преципитации необходимы: антитела — испытуемая сы­воротка больного или иммунная диагностическая сыворотка (при идентификации выделенных микробов); антиген — экстрагированный гаптен или полный гаптен со­ответствующих микроорганизмов; физиологический раствор как источник электро­литов. Существует множество модификаций этой реакции, которые подразделяют на две группы: преципитация в жидкой среде (реакция флоккуляции и реакция коль- цепреципитации) и преципитация в геле.

 

Реакция флоккуляции представляет собой преципитацию, при которой рас­творы антигенов и антител смешивают в пробирке. Учет реакции производят с по­мощью измерения на фотоэлектроколориметре мутности получаемой системы, что позволяет определить концентрацию исследуемого антигена.

Значительно чаще применяется качественная реакция кольцепреципитации. Для ее постановки в тонкие преципитационные пробирки наливают сначала неразведенную преципитирующую сыворотку и сверху на нее наслаивают, не до­пуская перемешивания, раствор антигена. В случае гомологичности антител и ан­тигена на границе между этими растворами быстро, через 3—10 мин, появляется кольцо преципитата. В отличие от реакции агглютинации, титр преципитирующей сыворотки определяют с помощью разведения не сыворотки, а антигена.

Реакция преципитации в геле является одним из наиболее эффективных методов анализа растворимых антигенов. Она позволяет выявить число индиви­дуальных антигенов в исследуемой жидкости и провести анализ их антигенного родства. В 1946 г. Дж. Оудин предложил метод простой диффузии, по которому один из компонентов реакции преципитации, обычно сыворотка, находится в ге­ле, а другой — антиген — наслаивается на первый в виде раствора. Антиген, диф­фундируя в гель, образует в нем с антителами белые линии преципитации, хоро­шо видимые при боковом освещении. В 1948 г. Ё. Оухтерлоню разработал еще бо­лее простой и удобный метод встречной двумерной диффузии, позволяющий про­водить прямое сравнение различных ан­тигенов и сывороток. Этот метод также является весьма ценным при исследова­нии перекрестных реакций (рис. 73).

Для постановки реакции по Оухтерло­ню используют 1 %-ный агар, приготов­ленный на физиологическом растворе, ко­торый разливают в чашки Петри слоем 0,5 см. После застывания в пластинке агара вырезают луночки диаметром 5—6 мм — одна в центре чашки, 4—5 — по окружно­сти на расстоянии 1—2 см от центральной. В центральную луночку наливают диагнос­тическую преципитирующую сыворотку, а в периферические — раствор гомологич­ного и сравниваемых с ним антигенов. Учет результатов проводят через 24, 48 и 72 ч инкубации при комнатной темпера­туре. Антитела и антигены диффундируют навстречу друг другу, и в участках, где со­здаются их эквивалентные концентрации,

образуются дугообразные полосы преципитации. Если полосы преципитации, иду­щие от двух соседних луночек, сливаются, это указывает на наличие нескольких ан­тигенных компонентов в исследуемой жидкости. Реакцию встречной диффузии по Оухтерлоню часто применяют для определения токсигенности бактерий, например дифтерийных (см. рис. 73).

Дальнейшим развитием метода преципитации в геле является иммуноэлектро- форез. Этим термином обозначают метод, объединяющий электрофоретическое разделение смеси антигенов и встречную диффузию по Оухтерлоню на одной и той же пластинке агарового геля. Преципитирующую сыворотку при этом наливают в канавку, вырезанную в геле параллельно направлению электрофоретического раз­деления. Образующиеся в результате реакции линии преципитации имеют вид дуг, вытянутых в направлении электрофоретического движения фракций антигенов. Иммуноэлектрофорез позволяет определять состав сложных смесей растворимых антигенов, содержащих до 30 компонентов, и является поэтому ценным диагности­ческим методом.

21. Литические свойства иммунных сывороток. Роль комплемента, механизм взаимо­действия комплемента с комплексом антиген-антитело. Серологические реакции, протекающие с участием комплемента

Реакция бактериолиза. Используется для серологической диагностики холеры. Феномен бактериолиза легко удается наблюдать in vitro. Исследуемую сыворотку наносят в последовательном двукратном разведении каплями на поверхность пита­тельной среды, на которую предварительно засевают культуру вибриона. Чашку с посевами инкубируют при температуре 37 "С в течение 18—20 ч. Под влиянием имеющихся в сыворотке антител и комплемента холерные вибрионы разрушаются (лизируются), и в местах нанесения капель образуются стерильные пятна. Антите­ла, разрушающие или умерщвляющие вибрионы, называют вибриоцидными. Тит­ром вибриоцидных антител считается максимальное разведение сыворотки, при ко­тором она еще вызывает отчетливый лизис бактерий.

Реакция иммобилизации трепонем. Применяется для диагностики сифилиса. Живые трепонемы в присутствии имеющихся в исследуемой сыворотке специфиче­ских антител и комплемента теряют свою подвижность.

Реакция гемагглютинации иммунного прилипания. В основе этой реакции лежит способность комплекса антиген + антитело в присутствии комплемента адсорбироваться на эритроцитах, вызывая их склеивание. Применяется для сероло­гической диагностики гепатита А. Характеризуется высокой чувствительностью и специфичностью, но требует использования высокоочищенного антигена и специ­ального подбора доноров эритроцитов.

Реакция гемолиза. Литическое действие иммунной сыворотки в присутствии комплемента особенно четко проявляется в отношении эритроцитов. Если кролика иммунизировать эритроцитами другого вида животных (барана), кроличья сыво­ротка приобретает специфическую гемолитическую активность, т. е. способность вызывать гемолиз эритроцитов, использованных для иммунизации. Этот эффект аб­солютно зависим от комплемента. Инактивация последнего путем прогревания сы­воротки при температуре 56 °С приводит к утрате ею гемолитической активности. Таким образом, наличие или отсутствие активного комплемента в гемолитической сыворотке очень четко выявляется по результатам ее взаимодействия с гомологич­ными эритроцитами: при наличии комплемента — гемолиз, образование «лаковой крови»; при его отсутствии — гемагглютинация, эритроциты выпадают на дно про­бирки, образуя осадок в виде зонтика, жидкость бесцветна.

 

 

22. Вакцины и их виды, способы приготовления и применения. Токсины и анатоксины. Отечественные вакцинные препараты. Успехи и задачи здравоохранения в борьбе с инфекционными болезнями.

Вакцина — медицинский препарат, предназначенный для создания иммунитета к инфекционным болезням.

Классификации вакцин:

1.Живые вакцины - препараты, действующим началом в которых являются ослабленные тем или иным способом, потерявшие свою вирулентность, но сохранившие специфическую антигенность штаммы патогенных бактерий. Примером таких вакцин являются БЦЖ и вакцина против натуральной оспы человека, в качестве которой используется непатогенный для человека вирус оспы коров.

2.Инактивированные (убитые) вакцины – препараты, в качестве действующего начала включающие убитые химическим или физическим способом культуры патогенных вирусов или бактерий, (клеточные, вирионные) или же извлечённые из патогенных микробов комплексы антигенов, содержащие в своём составе проективные антигены (субклеточные, субвирионные вакцины). В препараты иногда добавляют консерванты и адьюванты.

Молекулярные вакцины – в них антиген находится в молекулярной форме или даже в виде фрагментов его молекул, определяющих специфичность т. е. в виде эпитопов, детерминант.

Корпускулярные вакцины – содержащие в своем составе протективный антиген

3.Анатоксины относятся к числу наиболее эффективных препаратов. Принцип получения – токсин соответствующей бактерии в молекулярном виде превращают в нетоксичную, но сохранившую свою антигенную специфичность форму путем воздействия 0.4% формальдегида при 37t в течение 3-4 недель, далее анатоксин концентрируют, очищают, добавляют адьюванты.

4.Синтетические вакцины. Молекулы эпитопов сами по себе не обладают высокой иммуногенностью для повышения их антигенных свойств эти молекулы сшиваются с полимерным крупномолекулярным безвредным веществом, иногда добавляют адьюванты.

5.Ассоциированные вакцины – препараты, включающие несколько разнородных антигенов.

 

Способы приготовления.

Инактивированные (убитые, корпускулярные или молекулярные) вакцины – препараты, в качестве действующего начала включающие убитые химическим или физическим способом культуры патогенных вирусов или бактерий, (клеточные, вирионные) или же извлечённые из патогенных микробов комплексы антигенов, содержащие в своём составе проективные антигены (субклеточные, субвирионные вакцины).

Для выделения из бактерий и вирусов антигенных комплексов (гликопротеинов, ЛПС, белков) применяют трихлоруксусную кислоту, фенол, ферменты, изоэлектрическое осаждение.

Их получают путем выращивания патогенных бактерий и вирусов на искусственных питательных средах, инактивируют, выделяют антигенные комплексы, очищают, конструируют в виде жидкого или лиофильного препарата.

Преимуществом данного типа вакцин является относительная простота получения (не требуется длительного изучения и выделения штаммов). К недостаткам же относятся низкая иммуногенность, потребность в трехкратном применении и высокая реактогенность формализированных вакцин. Так же, по сравнению с живыми вакцинами, иммунитет, вызываемый ими, непродолжителен.

В настоящее время применяются следующие убитые вакцины: брюшнотифозная, обогащенная Vi антигеном; холерная вакцина, коклюшная вакцина

 

Живые вакцины - препараты, действующим началом в которых являются ослабленные тем или иным способом, потерявшие свою вирулентность, но сохранившие специфическую антигенность штаммы патогенных бактерий.

Аттенуация (ослабление) возможна путём воздействия на штамм химических (мутагены) и физических (температура) факторов или посредством длительных пассажей через невосприимчивый организм. Так же в качестве живых вакцин используются дивергентные штаммы (непатогенные для человека), имеющие общие протективные антигены с патогенными для человека микробами. Примером такой вакцины является БЦЖ и вакцина против натуральной оспы.

Возможно получение живых вакцин генно-инженерным способом. Принцип получения таких вакцин сводится к созданию непатогенных для человека рекмбинантных штаммов, несущих протективные антигены патогенных микробов и способных при введении в орг. человека размножаться и создавать иммунитет. Такие вакцины называют векторными.

Вне зависимости от того, какие штаммы включены в вакцины, бактерии получают путём выращивания на искусственных питательных средах, культурах клеток или куриных эмбрионах. В живую вакцину, как правило, добавляют стабилизатор, после чего подвергают лиофильному высушиванию.

 

Молекулярные вакцины – в них антиген находится в молекулярной форме или даже в виде фрагментов его молекул, определяющих специфичность т. е. в виде эпитопов, детерминант.

В процессе культивирования природных патогенных микробов можно получить протективный антиген, синтезируемый этими бактериями токсин затем превращается в анатоксин, сохраняющий специфическую антигенность и иммуногенность. Анатоксины являются одним из видов молекулярных вакцин. Анатоксины – препараты, полученные из бактериальных экзотоксинов, полностью лишенные своих токсических свойств, но сохранившие антигенные и иммуногенные свойства. Получение: токсигенные бактерии выращивают на жидких средах, фильтруют с помощью бактериальных фильтров для удаления микробных тел, к фильтрату добавляют 0,4% формалина и выдерживают в термостате при 30-40t на 4 недели до полного исчезновения токсических свойств, проверяют на стерильность, токсигенность и иммуногенность. Эти препараты называются нативными анатоксинам, в настоящее время почти не используются, т. к. содержат большое количество балластных веществ, неблагоприятно влияющих на организм. Анатоксины подвергаю физической и химической очистке, адсорбируют на адъювантах. Такие препараты называются адсорбированными высокоочищенными концентрированными анатоксинами.

 

 

ВИРУСОЛОГИЯ ОБЩАЯ