Антигенная структура бактериальной клетки.

Антигены микроорганизмов. Каждый микроорганизм содержит не­сколько антигенов. Различают групповые антигены, общие для несколь­ких родственных видов, ангигены видовые, свойственные отдельным видам, и типовые, специфичные для определенных типов или вариан­тов (серологические варианты или серовары).

По локализации в микробной клетке различают антигены жгути­ковые, соматические, капсульные или поверхностные.

Жгутиковые Н-актигены (нем. Hauch - дыхание) находятся в жгу­тиках подвижных бактерий, по химической природе это белки - флагеллины. Термолабильны. Хорошо сохраняются в присутствии форма­лина. Это используется при изготовлении Н-диагностикумов для реак­ции агглютинации.

Соматические О-антигепы (нем. ohne Hauch - без дыхания) входят в состав клеточной стенки, у грамотрицательных бактерий это липополисахариды (ЛПС) по химической природе. Термостабильны, пере­носят кипячение, не разрушаются этиловым спиртом. О-антигены токсичны.

Капсульные или поверхностные К-антшепы хорошо изучены у саль­монелл и эшерихий. Расположены на поверхности микробной клетки. Среди них есть термостабильные и термолабильные: К поверхностным антигенам относится Vi-антиген. Он был впервые обнаружен в штам­мах бактерий, обладающих высокой вирулентностью, отсюда его на­звание.

Капсульные антигены имеются у бактерий, образующих видимую под микроскопом капсулу. Пневмококки по типоспецифическим капсульным антигенам делятся на серовары.

Антигены, извле­ченные из микробных тел, применяются для со­здания химических вак­цин, например, О- и Vi-антигены палочек брюшного тифа, О-антиген холерного вибри­она.

Иммунная система организма.

Специфический иммунный ответ формирует иммунная система ор­ганизма, основу которой составляет лимфоидная ткань. Роль иммун­ной системы - распознавание чужеродных веществ и клеток и устра­нение их. Клетки, способные распознавать антиген и отвечать им­мунной реакцией, называют иммунокомпетентными клетками.

Различают центральные и периферические органы иммунной систе­мы человека.

Периферические органы иммунной системы. К ним относят селезен­ку, лимфоузлы, лимфоидную ткань различных органов желудочно-ки­шечного тракта, дыхательной и мочеполовой систем. В периферичес­ких органах иммунной системы происходит выработка антител и им­мунных лимфоцитов в ответ на антиген. Формирование и функциони­рование периферических органов иммунной системы зависит от цент­ральных органов.

Центральные органы иммунной системы. К ним относятся тимус (вилочковая железа) и костный мозг. В центральных органах происходит созревание и дифференцировка лимфоцитов, в результате чего они при­обретают способность распознавать антигены. Кроме того, централь­ные органы продуцируют гормоны иммунной системы, несущие регуляторную функцию.

Процесс созревания лимфоцитов происходит в организме посто­янно, независимо от антигена (антигеннсзависимый процесс). Пред­шественниками лимфоцитов являются стволовые клетки, образующие­ся в костном мозге. В тимусе из них формируются Т-лимфоциты, кото­рые затем расселяются в периферические лимфоидные органы, обра­зуя в них тимусзависмые зоны. В-лимфоциты формируются в костном мозге и затем попадают в периферические лимфоидные органы, обра­зуя в них тимуснезависимые зоны.

Клетки иммунной системы, участвующие в иммунном ответе (им-муногенезе), выполняют следующие функции:

Макрофаги - захват и переработка (процессинг) антигена, концен­трация его детерминантных групп вместе с la-белком на поверхности клетки, представление (презентация) антигенной информации лим­фоцитам. Выработка интерлейкшюв - веществ, стимулирующих лим­фоциты.

В - лимфоциты - распознавание и восприятие антигенной стимуля­ции на поверхности макрофага, дифференциация и превращение в плазматические клетки, продуцирующие антитела. С В-лимфоцитами связан гуморальный иммунный ответ.

Т - лимфоциты - распознавание антигенной информации на по­верхности макрофага, дифференциация и превращение в иммунные лимфоциты: Т-эффекторы (Те) и Т-киллеры (Тк). С Т-лимфоцитами свя­зан клеточный иммунитет.

Регуляторные лимфоциты:

Т-хелперы (Тх) - Т-лимфоциты, усиливающие иммунный ответ; вы­рабатывают интерлейкины.

Т-супрессоры (Тс) - Т-лимфоциты, тормозящие иммунный ответ,

Гуморальный иммунный ответ.

Гуморальный иммунный ответ. Иммунный ответ в виде продукции специфических антител (иммуноглобулинов) происходит следующим образом.

Макрофаги фагоцитируют проникший в организм антиген, пере­варивают, перерабатывают (осуществляют процессинг), концентриру­ют его детерминантные группы и в соединении с Ia-белком представляют на своей поверхности (презентация) эту антигенную инфор­мацию Т-хелперам и В-лимфоцитам. la-белок образуется в макрофаге, образование его кодируется Ir-геном, который таким образом регули­рует иммунный ответ. При этом макрофаги выделяют интерлейкины (монокины), стимулирующие Т-лимфоциты, и, в свою очередь, Т-хел­перы продуцируют интерлейкины (лимфокины), стимулирующие про­лиферацию (размножение) и дифференциацию В-лимфоцитов и прев­ращение их в плазматические клетки, продуцирующие антитела про­тив данного антигена. Процесс этот регулируется Т-лимфоцитами-супрессорами, которые тормозят его. Таким образом, гуморальный им­мунный ответ формируется при трехклеточной кооперации, то есть при участии макрофагов, В-лимфоцитов, Т-лимфоцитов. Некоторые ан­тигены, имеющие высокополимерное строение, способны вызвать образование антител без участия Т-хелперов. Такие антигены назы­вают тимуснсзависимыми, например, липополисахариды грамотрицательных бактерий.

Защитная роль гуморального иммунитета осуществляется таким образом, что антитела, специфичные к данным бактериям, соединяются с ними, подготавливают их, делают чувствительными к лизису при участии комплемента, к обезвреживанию фагоцитами. Для неко­торых патогенных бактерий, которые обладают антифагоцитарной ак­тивностью, например, стафилококки, бруцеллы, возбудители тубер­кулеза, фагоцитоз бывает завершенным только при участии специфи­ческих антител - опсонинов. Что касается антитоксинов, то их защитная роль заключается в непосредственном соединении с токсинами и нейт­рализации их.

Антитела участвуют также в реакциях гиперчувствительности не­медленного типа (ГЧНТ).

Пассивная передача гуморального иммунитета возможна с по­мощью сыворотки крови, поскольку антитела (иммуноглобулины) цир­кулируют в крови.

Антитела.

Антитела (иммуноглобулины) - белки плазмы крови, которые об­разуются в организме под влиянием антигенов. Основным свойством антител является специфичность, то есть способность соединяться с тем антигеном, который вызвал их образование. Специфичность антител обусловлена активными центрами, то есть участками молекулы иммуноглобулина, которые соединяются с детерминантными группами (эпитопами) антигена. Число активных центров называют валентностью антител.

Антитела содержатся в жидкой части крови и в других жидкостях организма. Сыворотку, содержащую антитела, называют иммунной, в отличие от нормальной, не содержащей специфических антител.

Химическая природа антител. Это гликопротеиды. Состоят из двух тяжелых полипептидных цепей - Н-цепей (англ, heavy - тяжелый) и двух легких цепей - L-цепей (англ, light - легкий). Цепи связаны дисульфидными мостиками. Как в легких, так и в тяжелых цепях имеется вариабельная V-обдасть с непостоянной последовательностью амино­кислот, и константная С-область. Аминокислоты в полипептидных це­пях направлены таким образом, что их NН2-концевые группы распо­ложены в вариабельной части, а СООН-концевые группы - в констант­ной.

При обработке протеолитическим ферментом папаином молекула иммуноглобулина распадается на Fab-фрагменты (англ, fragment an­tigen binding - фрагмент, связывающий антиген) и Fc-фрагмент (англ. fragment cristalline - кристаллизующийся фрагмент). В состав Fab-фрагмента входит целиком легкая цепь и часть тяжелой цепи, концевые их части составляют активный центр. В состав Fc-фрагмента входят остатки двух тяжелых цепей.

Активный центр молекулы иммуноглобулина по конфигурации со­ответствует конфигурации детерминантной группе антигена. Он очень мал, занимает лишь 2% поверхности антитела. Описанная мономерная молекула иммуноглобулина имеет два активных центра, то есть может связать две молекулы антигена.

Будучи белками, антитела (иммуноглобулины) обладают анти­генной, видовой специфичностью. Детерминантная группа, определя­ющая специфичность, расположена в области Fc-фрагмента. Наличие антигенной специфичности иммуноглобулинов имеет практическое зна­чение, так как позволяет обнаружить их с помощью антиглобулиновых сывороток.

Различают пять классов иммуноглобулинов, которые обозначаются IgG, IgM, IgA, IgD, IgE и отличаются между собой по физико-химичес­ким свойствам и биологическим функциям. Динамика образования антител (рис 18). Синтез антител протекает в две фазы. Первая - индуктивная, которая длится 3-5 суток от момен­та введения антигена до появления антител в крови. Вторая - продук­тивная, когда антитела появляются в крови, количество их нарастает к 15-30 суткам и затем снижается. Иммунный ответ после первого вве­дения антигена называют первичным. Особенностью его является то, что первоначально синтезируются IgM, затем IgG.

Вторичный иммунный ответ развивается при повторном введе­нии того же антигена и отличается от первичного следующими особенностями, индуктивная фаза короче (1-2 суток), уровень анти­тел нарастает быстрее, достигает более высоких значений и сохраняется дольше, медленно снижаясь в течение нескольких лет При вторичном иммунном ответе с самого начала образуются IgG. Более быстрая и сильная выработка антител при вторичном иммун­ном ответе объясняется тем, что после первичного введения в орга­низме остаются "клетки памяти", которые при вторичном введении того же антигена быстро размножаются и интенсивно включают про­цесс образования антител.

В практической медицине учитываются особенности динамики антителообразования:

1) при составлении рациональных графиков вакцинации с опреде­ленными интервалами;

2) при экстренной профилактике столбняка людям, получившим травму, если они были ранее привиты столбнячным анатоксином, вво­дят не антитоксическую сыворотку, которая может дать нежелатель­ные аллергические реакции, а анатоксин, - в расчете на быстрый и сильный иммунный ответ;

3) при серологической диагностике дифференцируют первичное заболевание сыпным тифом от рецидива (болезни Брилля) по наличию в крови больного IgM.

Виды антител. Принято различать полные и неполные антитела. Полные антитела имеют не менее двух активных центров, поэтому при постановке реакции агглютинации, преципитации и других реакций иммунитета они обусловливают видимый эффект. Неполные антитела способны соединяться с антигеном, но видимой реакции агглютина­ции или преципитации не наблюдается. Причина в том, что неполные антитела имеют только один активный центр, способный соединяться с антигеном (второй блокирован). Неполными являются антитела к резус-антигену эритроцитов. При многих инфекциях они появляютсянаряду с полными антителами. Для выявления неполных антител ис­пользуют реакцию Кумбса.

По характеру действия антитела разделяют на антимикробные, антитоксические, вируснейтрализующие, гемолизины, аутоантитела и др. Антимикробные антитела вызывают агглютинацию бактерий или преципитацию антигенов, извлеченных из них, лизис бактерий при уча­стии комплемента, усиление фагоцитоза - опсонизацию; антитоксины нейтрализуют токсины; вируснейтрализующие антитела оказывают противовирусное действие. Аутоантитела вырабатываются орга­низмом против собственных белков и клеток при изменении их хими­ческой структуры или при освобождении антигенов из разрушивших­ся органов и тканей, или при утрате естественной нммунологической толерантности к каким-то собственным антигенам.

Моноклональные антитела. При введении антигена в иммунный от­вет вовлекается множество лимфоцитов. Они могут различаться между собой по специфичности, различия эти могут быть совсем незначитель­ными. Однако при иммунизации даже таким антигеном, который со­держит одну детерминантную группу, образуются антитела, различа­ющиеся по своей специфичности.