АНТИГЕНЫ Титова Татьяна Николаевна Кафедра лабораторной диагностики ИПО БГМУ т. 8 -927 -23 -25 -349
АНТИГЕН(от греч. anti— против и genos — создавать) — это вещество, генетически чужеродное для макроорганизма, которое при попадании в последний распознается его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение. Пути проникновения в макроорганизм: § через кожные покровы или слизистые, § непосредственно во внутреннюю среду организма, минуя покровы, § образовываясь внутри макроорганизма. Антигены распознаются иммунокомпетентными клетками
Свойства антигенов: § антигенность § специфичность § иммуногенностъ
АНТИГЕННОСТЬ - способность антигена специфически взаимодействовать с факторами иммунитета (антитела, иммунокомпетентные клетки). Антигенная детерминанта (эпитоп) - небольшой участок, взаимодействующий с компонентом иммунной системы. Разновидности эпитопов: § линейные (первичная аминокислотная последовательность пептидной цепи), § поверхностные - расположены на поверхности молекулы антигена, § концевые - расположены на концевых участках молекулы антигена, § центральные, § глубинные (скрытые) - проявляются при разрушении биополимера.
Условный образ антигена
Антигенность вещества зависит от наличия и числа эпитопов в структуре его молекулы. Чужеродность - обязательное условие для реализации антигенности. Находится в прямой зависимости от «эволюционного расстояния» между организмом-реципиентом и донором антигенов.
ИММУНОГЕННОСТЬ - способность антигена вызывать по отношению к себе в макроорганизме специфическую защитную реакцию (иммунный ответ). Степень иммуногенности зависит от ряда факторов, которые можно объединить в три группы: 1. Молекулярные особенности антигена; 2. Клиренс антигена в организме; 3. Реактивность макроорганизма.
Молекулярные особенности антигена Природа антигена (белки и полисахариды > липополисахариды, гликопротеиды, липопротеиды > нуклеиновые кислоты и липиды ). Химический состав молекулы антигена. Разнообразие аминокислотного состава повышает иммуногенность белков. Наличие в структуре молекулы белка ароматических аминокислот (тирозин, триптофан) существенно повышает иммуногенность. Оптическая изомерия аминокислот, составляющих молекулу белка. Пептиды, построенные из L-аминокислот (легко расщепляются ферментами макроорганизма) высокоиммуногенны, пептиды, построенные из R-аминокислот (медленно расщепляются ферментами макроорганизма) проявляют ограниченную иммуногенность.
Молекулярные особенности антигена Размер и молекулярная масса антигена. Пространственная структура антигена: - наличие альфа-спирали, - разветвленных боковых цепей, - высокая плотность одинаковых эпитопов. Гораздо большей иммуногенностью обладают агрегаты молекул и корпускулярные антигены (цельные клетки - эритроциты, бактерии и т. д. ), т. к. лучше фагоцитируются, чем отдельные молекулы.
Клиренс антигена в организме - динамика поступления антигена в организм и его выведение. Количество поступающего антигена: чем его больше, тем более выражен иммунный ответ. Передозировка антигена вызывает обратную реакцию иммунологическую толерантность. Уравнение антигенности : Ig. H = a+ blg. D, где а и b — коэффициенты, характеризующие соответственно природу антигена и иммунореактивность макроорганизма; Н — сила иммунного ответа; D — количество антигена.
Реактивность макроорганизма Генетическая предрасположенность чувствительные и нечувствительные к определенным антигенам роды и виды животных; в популяции людей - иммунологически реактивные и иммунологически инертные индивидуумы. Функциональное состояние макроорганизма - его психоэмоциональный и гормональный фон, интенсивность обменных процессов и пр. => различный уровень чувствительности к одному и тому же антигену в разные возрастные периоды макроорганизма.
СПЕЦИФИЧНОСТЬ - способность антигена индуцировать иммунный ответ к строго определенному эпитопу. Необходима комплементарность (соответствие) рецепторного аппарата иммунокомпетентных клеток к конкретному эпитопу. Поэтому специфичность антигена во многом определяется свойствами составляющих его эпитопов.
Классификация антигенов • по происхождению • по природе • по молекулярной структуре • по степени иммуногенности • по степени чужеродности • по направленности активации и обеспеченности иммунного реагирования
По происхождению: § § экзогенные (возникшие вне организма) эндогенные (возникшие внутри организма) антигены: Аутогенные антигены (аутоантигены) - антигены собственного организма В норме не вызывают реакцию иммунной системы. При нарушении целостности биологических барьеров (травма и т. п. ) иммунная система вырабатывает аутоантитела. Неоантигены возникают в организме в результате мутаций (приобретают черты чужеродности).
По природе: § белковой природы (протеиды) § небелковой природы (полисахариды, липополисахариды, нуклеиновые кислоты и пр. ). По молекулярной структуре: § § глобулярные (молекула имеет шаровидную форму) фибриллярные (форма нити).
По степени иммуногенности: § Полноценные антигены - обладают выраженной антигенностью и иммуногенностыо, т. е. иммунная система реагирует на их введение выработкой факторов иммунитета. Имеют достаточно большую молекулярную массу, большой размер молекулы (частицы) в виде глобулы и хорошо взаимодействуют с факторами иммунитета. § Неполноценные антигены, или гаптены - не способны вызывать иммунный ответ, так как обладают низкой иммуногенностью. Свойство антигенности не утратили, что позволяет им специфически взаимодействовать с уже готовыми факторами иммунитета (антителами). Чаще всего это низкомолекулярные соединения.
По степени чужеродности: § Ксеногенные антигены (гетерологичные) — общие для организмов, стоящих на разных ступенях эволюционного развития (относятся к разным родам и видам) § Аллогенные антигены (групповые) — общие для генетически неродственных организмов, но относящихся к одному виду (антигены групп крови у людей). Микробы на основании групповых антигенов могут быть подразделены на серогруппы. Это имеет большое значение для микробиологической диагностики (например, классификация сальмонелл Кауфмана—Уайта) и эпидемиологического прогнозирования. § Изогенные антигены (индивидуальные) — общие только для генетически идентичных организмов (однояйцовых близнецов). Пример: у людей - антигены гистосовместимости, а у бактерий типовые антигены, не дающие дальнейшего расщепления. § Органо- и тканеспецчфические антигены обнаруживаются в пределах отдельного организма в определенных анатомоморфологических образованиях (органах или тканях). Например, раковоэмбриональные антигены (альфа-фетопротеин, трансферрин).
По направленности активации и обеспеченности иммунного реагирования: § Иммуногены - способны вызывать иммунный ответ. § Толероген - полная противоположность иммуногену. Вызывает формирование иммунологической толерантности. Используются для профилактики и лечения иммунологических конфликтов и аллергии (наведения искусственной неотвечаемости на отдельные антигены). § Аллерген действует как иммуноген, но вызывает формирование гиперчувствительности немедленного или замедленного типа. Применяются для диагностики инфекционных и аллергических заболеваний.
Две группы иммуногенов Т-зависимые антигены. Иммунная реакция в ответ на их введение реализуется при обязательном участии Т-лимфоцитов (Т-хелперов). К ним относится большая часть известных антигенов. Т-независимые антигены. Способны непосредственно стимулировать В -лимфоциты к антителопродукции, дифференцировке и пролиферации. Пример: полимерная форма флагеллина (сократительный белок жгутиков бактерий), туберкулин, сополимеры D-аминокислот и др.
Ответ В клеток на тимусзависимый и тимуснезависимый антигены. 1. В-клетки (В) провзаимодействовали с антигеном (АГ), но не получили помощи CD 4 Т-клеток (Т), развивается функциональное подавление клетки - анергия. 2. При включении в ответ CD 4 Т-клеток и формировании двух сигналов для В-клеток: от поверхностного иммуноглобулина (s. Ig) с антигеном (АГ), (s. Ig) от иммуногенного комплекса на В-клетках, создаются условия для полноценного развития В-клеток в антителопродуценты. 3. В-клеточный ответ формируется на тимуснезависимые антигены (ТI). Два класса таких антигенов: первый класс (ТI-1) - антигены, в чью структуру включен так называемый митогенный участок (МУ), который формирует второй сигнал для В-клеток и тем самым заменяет помощь со стороны Т-клеток; второй класс (ТI-2) - соединении, в структуре которых имеются повторяющиеся гомологичные эпитопы.
Суперантигены (в основном, микробного происхождения) - могут неспецифически вызывать поликлональную реакцию. Вмешиваются в кооперацию АПК и Т-хелпера и нарушают распознавание «свой-чужой» . Следствие - развитие вторичного функционального иммунодефицита. Пример: стафилококковый энтеротоксин, белки вирусов Эпштейна— Барра, бешенства, ВИЧ и др.
Антигены организма человека С позиций клинической медицины наибольший интерес и важность представляют § антигены групп крови из числа группоспецифических (аллогенных) антигенов § антигены гисто совместимостисреди индивидуально специфических (изогенных) § раковоэмбриональные антигены в группе органо- и тканеспецифических.
Антигены групп крови человека - легко определяются на мембране эритроцитов, поэтому получили название «эритроцитарные антигены» . На сегодняшний день известно более 250 различных эритроцитарных антигенов. Наиболее важное значение имеют § антигены системы АВО § Rh (резус фактор) Их необходимо учитывать при проведении гематотрансфузионной терапии, пересадке органов и тканей, предупреждении и лечении иммуноконфликтных осложнений беременности и т. д.
Антигены системы АВО Располагаются на наружной мембране всех клеток крови и тканей человека, но наиболее выражены на эритроцитах. В системе антигенов АВО выделяют три варианта антигенов: § антиген Н - базовая молекула, § антиген А - имеет дополнительный углеводный остаток— М-ацетил-О-галактозу, § антиген В - D-галактозу, что определяет наличие в популяции 4 групп крови: 0(1), А (II), В (III) и AB(IV). Групповую принадлежность по системе антигенов АВО определяют в реакции агглютинации специфическими групповыми антисыворотками.
Система резус (Rh) (резус-антигены или резус-факторы) Синтезируются предшественниками эритроцитов и обнаруживаются главным образом на эритроцитах. Выделяют 6 разновидностей этого антигена: D/d, С/с, Е/е. В зависимости от наличия или отсутствия резус-антигена, в популяции людей различают две группы: § Rh положительные § Rh отрицательные. Эпитопная плотность антигена на мембране эритроцитов невысока, а его молекула недостаточно удобна для взаимодействия с антителами. Поэтому «резус-антигены» определяют на мембране эритроцитов в реакции непрямой агглютинации (реакция Кумбса).
Антигены гистосовместимости Обнаруживаются на цитоплазматических мембранах практически всех клеток макроорганизма. Большая часть из них относится к системе главного комплекса гистосовместимости, или МНС (аббр. от англ. Main Hystocompatibility Complex). Играют ключевую роль в осуществлении специфического распознавания «свой-чужой» и индукции приобретенного иммунного ответа. Определяют совместимость органов и тканей при трансплантации в пределах одного вида. У человека МНС был описан в работах Дж. Доссе. Его обозначили как HLA (аббр. от англ. Human Leukocyte Antigen), так как он ассоциирован с лейкоцитами.
МНС I класса Определяют биологическую индивидуальность ( «биологический паспорт» ) и являются маркерами «своего» Индуцируют преимущественно клеточный иммунный ответ. МНС II класса Находятся только на АПК. Участвуют в гуморальном иммунном ответе.
CD антигены (аббр. от англ. Cluster Definition). Групповые антигены, объединяющие клетки со сходными морфофункциональными характеристиками или находящиеся на определенной стадии развития. Используют для выявления отличий в группах клеток, из которых наиболее широкое распространение получили маркеры иммунокомпетентных клеток: § CD 3 экспрессируется на популяции Т-лимфоцитов, § CD 4 характерен для популяции Т-хелперов, § CD 8 характерен цитотоксических Т-лимфоцитов Т-киллеров. § CD 19 22 являются маркерами В-лимфоцитов. Диагностическое значение § в клинике иммунодефицитных состояний, § в научно-исследовательской работе. Типирование CD-маркеров осуществляется в серологических реакциях с использованием моноклональных антител (реакция иммунофлюоресценции, цитотоксический тест и др. ).
Антигены микробов В структуре микробов определяется несколько типов антигенов. Принципиальные различия имеют антигены бактерий, вирусов, грибов и простейших. Могут быть общими для отдельных систематических категорий (антигены, характерные для целых семейств, родов и видов). Внутри видов могут быть выделены серологические группы (серогруппы), варианты (серовары) или типы (серотипы). Используются для получения вакцин и сывороток, необходимых для диагностики, профилактики и лечения инфекционных или аллергических заболеваний, а также в диагностических реакциях.
Процессы, происходящие с антигеном в макроорганизме Пути рапространения антигенов в организме: § с лимфой (лимфогенный путь), § с кровью (гематогенный путь). Антиген чаще всего фильтруется в лимфатических узлах, а также в лимфоидной ткани печени, селезенки, легких и других органов, где вступает в контакт с разнообразными факторами иммунной защиты.
Ответная реакция макроорганизма - инактивация и удаление (элиминация) антигена. 1 этап - вступают в действие факторы врожденного иммунитета; эта система не требует длительного времени для активации. 2 этап - если антиген не был инактивирован или элиминирован в течение 4 ч, включается система факторов приобретенного иммунитета; Совокупный эффект всех звеньев и уровней иммунной защиты макроорганизма направлен на: § связывание и блокирование биологически активных участков молекулы антигена; § разрушение или отторжение антигена; § полную утилизацию, изоляцию (инкапсуляции) или выведение остатков антигена из макроорганизма. Итог - полное или частичное восстановление гомеостаза, - параллельно формируется иммунная память, толерантность или аллергия.
СПАСИБО за ВНИМАНИЕ
Скачать презентацию АНТИГЕНЫ Титова Татьяна Николаевна Кафедра лабораторной диагностики ИПО
АНТИГЕНЫ.ppt