Взаимодействие антитела с антигеном

Реакция взаимодействия АТ с АГ имеет несколько типичных физико-химических характеристик:

А) Потребность в электролитах. Взаимодействие АТ с АГ происходит только в среде электролитов. Оптимальная концентрация электролитов соответствует 0,85 % раствору NaCl, pH = 6,4-8,6, ионная сила раствора 0,05-0,1.

Б) Скорость соединения. Соединение специфических участков АГ и АТ происходит в 1-е же секунды или минуты реакции – фаза взаимодействия. Визуально наблюдаемый эффект – фаза проявления (агглютинация, преципитация, лизис) может развиваться через несколько часов (2-18-24 ч.)

В) Обратимость. Комплекс АТ-АГ может диссоциировать с высвобождением (элюцией) АТ. Элюцией пользуются для получения высокоспецифических АТ против конкретного АГ или АГ-ой детерминанты. Она происходит при увеличении pH среды до 9-10 или понижении pH до 5-3, при повышении концентрации NaCl до 15 % и более, а также температуры до 60 ⁰С.

Г) Экзотермичность. При взаимодействии АГ и АТ выделяется небольшое количество тепла.

AT обычно разделяют в соответствии с типом их реакций с АГ:

• Антитоксические AT к токсинам и анатоксинам нейтрализуют или флоккулируют АГ.

• Агглютинирующие AT агрегируют АГ. Их выявляют в реакциях с корпускулярными АГ и растворимыми АГ, сорбированными на поверхности видимых корпускулярных частиц (эритроциты, латекс).

• Преципитирующие AT образуют комплекс АГ-АТ с растворимыми АГ только в растворах или гелях.

• Лизирующие AT вызывают разрушение клеток-мишеней (обычно взаимодействуя с комплементом).

• Опсонизирующие AT взаимодействуют с поверхностными структурами клеток микробов или заражённых клеток организма, способствуя поглощению их фагоцитами.

• Нейтрализующие AT инактивируют АГ (токсины, микроорганизмы), лишая их возможности проявлять патогенное действие.

AT, взаимодействуя в организме с различными АГ, предотвращают инфицирование или элиминируют возбудитель, либо блокируют развитие патологических реакций, активируя при этом все системы специфической защиты.

Реакции специфического взаимодействия АТ с АГ проявляются в виде нескольких основных феноменов: феномен агглютинации -корпускулярные АГ-енные частицы (бактерии, эритроциты и т.д.) под влиянием АТ склеиваются между собой и оседают на дно пробирки в виде хлопьев или зерен. Склеивание микроорганизмов или эритроцитов друг с другом - проявление реакции прямой агглютинации - т.е. АТ действуют непосредственно на корпускулярные АГ-енные частицы (реакция агглютинации [РА] на стекле, объемная РА). Механизм РА соответствует теории «решетки», согласно которой агглютинат образуется при соединении одного активного центра АТ с детерминантной группой одного АГ, второго активного центра – с детерминантной группой другого АГ и т.д. Избыток или недостаток АТ или АГ задерживают агглютинацию. Феномен преципитации – эффект укрупнения растворимых АГ-енных субстанций под влиянием АТ с появлением помутнения прозрачных растворов (явление агрегации растворенных частиц). Нерастворимый комплекс АГ=АТ выпадает только в определенном диапазоне эквивалентных концентраций реагирующих молекул. В случае избытка АТ или АГ преципитация не развивается. Это не значит, однако, что взаимодействия не произошло, просто образовался растворимый комплекс АГ=АТ. Феномен лизиса – способность некоторых АТ растворять клетки, против которых они возникли. Эти АТ применительно к бактериям называются бактериолизины, к эритроцитам – гемолизины. Реакции иммунного лизиса характеризуются тем, что они не происходят при наличии только 2-х ингредиентов: АТ и АГ. Необходимо присутствие третьего компонента – комплемента. Вначале реакция идет по типу агглютинации, затем к комплексу АГ=АТ присоединяется комплемент и происходит локальное растворение оболочки бактерий, эритроцитов или др. клеток. Феномен цитотоксичности – АТ проявляют токсический эффект, лишая клетки жизнеспособности. Реакцию по выявлению цитотоксинов ставят с взвесью микробных клеток в солевом буферном растворе. Если к взвеси микробных клеток + иммунную сыворотку, содержащую цитотоксины + комплемент + краситель (эозин, трипановый синий), то клетки будут гибнуть и при пробе с красителем - окрасятся. Живые клетки не красятся. % погибших клеток свидетельствует о количестве цитотоксинов в сыворотке. Феномен специфической задержки - часто используется для сравнения 2-х изучаемых АГ. Например, готовят иммунную сыворотку против эритроцитов мыши. Чтобы определить содержатся ли там АТ против эритроцитов родственного вида животных (крысы), сыворотку обрабатывают эритроцитами крысы. Если уровень АТ в сыворотке снизился, то имеются родственные АГ, если совсем падает, то АГ идентичны. Феномен опсонизации (иммунный фагоцитоз) - AT (через Fab-фрагменты) связываются с клеточной стенкой микроорганизма, Fc-фрагментом AT взаимодействует с соответствующим рецептором фагоцита. Это опосредует последующее эффективное поглощение фагоцитом образовавшегося комплекса, т.е. АТ усиливают фагоцитарную активность нейтрофилов и макрофагов в отношении тех АГ-енных субстанций или микроорганизмов, против которых они получены. Активация комплемента -AT (IgM и IgG) после связывания с АГ (микроорганизм, опухолевая клетка и др.) активируют систему комплемента, что приводит к уничтожению этой клетки путём перфорации её клеточной стенки, усиления хемотаксиса и иммунного фагоцитоза. Антителозависимая цитотоксичность. Опсонизируя АГ, AT стимулируют их разрушение цитотоксическими клетками. Аппарат, обеспечивающий распознавание мишеней, - рецепторы к Fc-фрагментам AT. Разрушать опсонизированные мишени способны макрофаги и гранулоциты (например, нейтрофилы).

До тех пор, пока не была выяснена химическая природа АТ, полагали, что каждая реакция иммунной сыворотки опосредуется особым видом АТ, которые получили соответственно название агглютининов, преципитинов, опсонинов, антитоксинов и т. п. Хотя эти названия сохранились, они имеют чисто феноменологическое значение, т. е. отражают конечный результат взаимодействия АТ с АГ. В настоящее время уже ясно, что нет специальных АТ - агглютининов, преципитинов и т.д., а есть 5 классов иммуноглобулинов. Специфичность АТ, относящихся к любому классу иммуноглобулинов, определяется структурой активного центра, причем АТ данной специфичности могут относиться к разным классам. Конечный исход взаимодействия АГ с АТ зависит от природы АГ (корпускулярный - агглютинация, растворимый - преципитация); от участия системы комплемента (бактериолиз, бактерицидное действие); от того, к какому, классу иммуноглобулинов относится данное АТ; от свойств его Fc-фрагмента. Разные классы иммуноглобулинов в неодинаковой степени участвуют в различных иммунологических реакциях. Высокая нейтрализующая активность АТ, принадлежащих к IgG, свидетельствует о важной роли их в антитоксическом иммунитете. IgM особенно активны в реакциях фагоцитоза с корпускулярными АГ и поэтому играют существенную роль в антимикробном иммунитете. В реакции нейтрализации вирусов особенно активны IgA, следовательно, им принадлежит значительная роль в противовирусном иммунитете. Кроме того, секреторные IgA обусловливают местный иммунитет слизистых оболочек. Наконец, IgE опосредуют реакции гиперчувствительности немедленного типа.

На скорость образования AT влияет ряд факторов: доза АГ (сила АГ-воздействия), частота АГ-стимуляции и состояние иммунной системы индивида. Если организм впервые встречается с АГ, то развивается первичный иммунный ответ, а при повторном контакте - вторичный ответ.

Первичный ответ. Появлению AT предшествует латентный период продолжительностью 3-5 сут. В это время происходит распознавание АГ и образование клонов плазматических клеток. Затем наступает логарифмическая фаза, соответствующая поступлению AT в кровь; её продолжительность - 7-15 сут. Постепенно титры AT достигают пика и наступает стационарная фаза продолжительностью 15-30 сут. Её сменяет фаза снижения титров AT, длящаяся 1-6 мес. В основу пролиферации клеток-продуцентов AT заложен принцип селекции. В динамике антителообразования титры высокоаффинных AT постепенно нарастают: после иммунизации аффинность AT к АГ постоянно увеличивается. Первоначально образуются IgM, но постепенно их образование уменьшается и начинает преобладать синтез IgG. Так как переключение синтезов от IgM к IgG не меняет идиотипа AT (то есть его специфичности по отношению к конкретному АГ), то оно не связано с клональной селекцией. Особенности первичного ответа - низкая скорость антителообразования и появление сравнительно невысоких титров AT.

Вторичный ответ. После антигенной стимуляции часть В- и Т-лимфоцитов циркулирует в виде клеток памяти. Особенности вторичного иммунного ответа - высокая скорость антителообразования, появление максимальных титров AT и длительное (иногда многолетнее) их циркулирование. Основные характеристики вторичного ответа: образование AT индуцируется значительно меньшими дозами АГ; индуктивная фаза сокращается до 5-6 ч; среди AT доминируют IgG с большой аффинностью, пик их образования наступает раньше (3-5 сут); AT образуются в более высоких титрах и циркулируют в организме длительное время. Благодаря своей способности специфически взаимодействовать с бактериальными клетками и продуктами их жизнедеятельности, в том числе с токсинами и ферментами, АТ играют важную роль в формировании приобретенного постинфекционного, поствакцинального и пассивного иммунитета. Эта их роль заключается в том, что, связываясь с токсинами, они нейтрализуют их действие и обеспечивают формирование антитоксического иммунитета. Связываясь с вирусами, особенно блокируя рецепторы, с помощью которых вирусы адсорбируются на клетках, АТ создают иммунитет против вирусов. Образование комплекса АТ=АГ запускает классический путь активации системы комплемента со всеми его эффекторными последствиями (лизис бактерий, опсонизация, формирование очага воспаления, стимуляция системы макрофагов). АТ, взаимодействуя с бактериями, опсонизируют их, т.е. делают их фагоцитоз более эффективным. В результате взаимодействия АТ с растворимыми АГ, выделяющимися в кровь, образуются так называемые растворимые иммунные комплексы, с помощью которых АГ выводятся из организма, в основном желчью и мочой.