Понятие об антигенах
Антигены и их распознавание в иммунной системе • Антигеном является молекула, способная вызвать при введении в организм иммунный ответ. • Антигенами называют биополимерные (высокомолекулярные) природные и синтетические молекулы размером от 1 до 10 к. Д (белки, полисахариды, сложные эфиры, сложные циклические соединения, нуклеиновые кислоты и полинуклеотиды, а также их комплексы, в том числе, липидсодержащие), способные специфическим образом взаимодействовать с рецепторами моноцитов/макрофагов, Т и В лимфоцитов.
Классификация антигенов по химической природе Химические соединения Происхождение Белки сыворотки крови, ферменты, микробные токсины Липопротеиды клеточных мембран Полисахариды Клеточные стенки бактерий, капсулы Липополисахариды Эндотоксины грам-отрицательных бактерий Гликопротеины Групповые субстанции крови Полипептиды Гормоны, синтетические полипептиды, клеточные стенки и цитомембраны бактерий Нуклеиновые кислоты ДНК (однонитчатые), денатурированные ДНК, ДНК+белки, рибосомальные РНК
Иммунный ответ на антигены может выражаться в различных формах (биосинтез комплементарных антигену белков антител, антигенспецифические клеточные реакции, аллергия, иммунологическая толерантность).
Антигены обладают свойствами: • • В определении антигена как индуктора иммунного ответа скрыты две его основные характеристики: антигенная специфичность (антигенность) , определяемая его структурными особенностями, и иммуногенность способность инициировать иммунную систему к формированию эффекторов, нейтрализующих антигенную чужеродность, сформировать иммунитет (иммунологическую память). Высока зависимость иммуногенности от генотипических особенностей организма, от размера молекулы, ее конформации, разнообразия эпитопов. Еще одно свойство антигена — толерогенность. Это способность антигена вызывать развитие неотвечаемости (анергии) или иммунной толерантности. Как правило, толерогены — вещества с низкой молекулярной массой, не образующие агрегатов, не презентируемые АПК. Специфичность — одна из наиболее важных характеристик антигена, отличающая его от других антигенов. Специфичность определяют структурные особенности АГ, в частности структура антигенной детерминанты, или эпитопа. Практически в любой молекуле антигена есть несколько антигенных детерминант, или эпитопов, определяющих ее специфичность. Иммунная система через TCR или антитело распознает не весь антиген, а часть молекулы, определяемую как доминантный эпитоп. Поиск эпитопов, распознаваемых иммунной системой, — крайне важная задача вакцинологии. Выявление эпитопов аутоантигенов открывает пути к более эффективной диагностике аутоиммунных патологий и созданию новых подходов к их лечению.
Для того чтобы какое-либо вещество проявляло свойства антигена, кроме главного - чужеродности, оно должно обладать еще целым рядом признаков: • макромолекулярностью (молекулярная масса более 10 тысяч дальтон), • сложностью строения, • жесткостью структуры, • растворимостью, • способность переходить в коллоидное состояние.
Чужеродность — основополагающее свойство антигена по отношению к организму, в который антиген попадает Классификация антигенов по генетической чужеродности Тип антигенов Примеры Физиологическая и патологическая функция аутоантигены Органо-специфические (ЩЖ, хрусталик глаза) Аутоиммунные болезни изоантигены Однояйцевые близнецы Слабая иммунореактивность при трансплантации тканей и переливании крови Аллоантигены Антигены разных индивидуумов внутри одного вида (АГ гистосовместимости, АГ групп крови) Реакции трансплантации, ГБН Ксеноантигены Антигены разных индивидуумов разных видов, микробы и др. Инфекционные и аллергические заболевания Эндогенные ксеногенные АГ АГ почечные и сердечные, Патогенез перекрестно реагирующие с АГ бета гломерулонефрита, -гемолитического стрептококка коллагенозов
Антигенные детерминанты (эпитопы) • Определенная часть антигена или гаптена, которая реагирует с иммунной системой названа антигенной детерминантой или эпитопом. • это место на антигене или внутри него, которое специфически реагирует с антителом. Таким образом, эпитоп определяет специфичность молекулы и индуцирует антительный ответ. • Обычно это маленькая часть молекулы и часто состоит только из нескольких (от четырех до восьми) аминокислот или сахарных остатков. • Одна антигенная молекула может нести несколько различных эпитопов, каждый с характерной, жестко фиксированной, конфигурацией, которая определяется первичной, вторичной или третичной структурой молекулы. • Эти различные антигенные детерминанты распознаются раздельно иммунной системой, и антитела, которые синтезируются, взаимодействуют только с единственным эпитопом (то есть, они обладают специфичностью).
Структура антигена шлеппер эпитопы шлеппер Растворимый антиген Корпускулярный антиген
Гаптены • Антигены, не обладающие иммуногенностъю, носят название гаптенов. • Гаптены сами по себе не способны индуцировать развитие иммунного ответа, продукцию иммунных лимфоцитов или антител, но они способны с ними реагировать. • гаптены, представляющие собой молекулы с малой молекулярной массой, за счет небольших размеров не способны вызывать иммунный ответ, однако при соединении с большой белковой молекулой (которая в данном случае • называется носителем) они приобретают иммуногенные свойства. Носителями таких молекул могут быть альбумины, глобулины или син тетические полипептиды.
Низкомолекулярные вещества (например, йод) могут вызывать иммунный ответ не сами по себе, а только образуя структурно уникальные комплексы с биополимером носителем. В этом качестве они именуются гаптенами (неполными АГ). гаптен шлеппер
Антигены вирусов и бактерий Re
Классификация аллергенов Аллергены эндогенные Аллергены экзогенные Гетероаллергены 1. Неинфекционные Вдыхаемые Контактные (действуют кожу слизистые) Аутоаллергены на -индуцируемые и повреждением Нормальные интактные антигены собственных клеток и их продуктов. В норме вызывают аутотолерантность. Пищевые - атипические (опухолевые, эмбриональные, антиген стареющих клеток) Инъекционные 2. Инфекционные -вирус-индуцированные Лекарственные -индуцированные микроорганизмами
Виды аллергенов Наиболее часто источником домашних аллергенов является мелкий клещ семейства Dermatofagoides, который живет в домашней пыли, и кормится, как это и следует из его названия, чешуйками эпидермиса и покровов животных
Классификация антигенов в зависимости от тимуса Тимус зависимые АГ, для индукции гуморального иммунного ответа на которые требуется участие Т лимфоцитов (неполимеризованные сывороточные белки, их комплексы с гаптенами, эритроциты барана, бактериофаги и др. ) Тимус независимые АГ, гуморальный ответ на которые формируется без помощи Т лимфоцитов (высокополимеризован ные белки и полисахариды)
Маркеры клеток иммунной системы Маркерный Распространенантиген ность Функциональное назначение и комментарии СD 1 Тимоциты, некоторые В, некоторые АПК Взаимодействия тимоцитов с микроокружением CD 2 T, NK Посредник Е-розеткообразования, связывает эритроциты барана, вспомогательный адгезин для взаимодействия Т/АПК CD 3 Все зрелые Т Субъединицы Т-клеточного антигенного рецептора CD 4 Т-хелперы индукторы, Мон /мф Рецептор гликопротеидов ГКГС II, комплементарен CD 8, используется вирусом СПИД для внутриклеточного проникновения.
Маркеры клеток иммунной системы Маркерный Распространенантиген ность Функциональное назначение и комментарии СD 5 Все Т, нек-рые аутореактивные В и В-лейкозные бласты Комплементарен CD 72. Маркер лимфоцитов, синтезирующих полиреактивные низкоаффинные ауто-Ig. M CD 8 Цитотоксические и Рецептор гликопротеидов ГКГС I, супрессорные Т, NK комплементарен CD 4 CD 11 а Все зрелые лейкоциты цепь LFA- CD 11 b NK, Мон. , гранулоциты цепь CR 3, связан с CD 18
Маркеры клеток иммунной системы Маркерный Распространенантиген ность Функциональное назначение и комментарии СD 14 Моноциты, возможно - гранулоциты и клетки Лангерганса Рецептор липополисахаридов (экзогенных пирогенов) CD 16 NK, Мон. , Гранулоциты Fc R III CD 18 Все лейкоциты цепь CR 3, связан с CD 11 b CD 20 В-лимфоциты маркер В-клеток
Маркеры клеток иммунной системы Маркерный Распространенантиген ность Функциональное назначение и комментарии СD 25 Активированные Т, В, Мон. , НГ Часть рецептора ИЛ-2 CD 45 Все лейкоциты Маркер всех лейкоцитов CD 56 NK, возможно, некоторые Т цитотоксичность CD 57 NK маркер NK -клеток PC-1 Плазматические Вклетки Маркер плазматических клеток, на 1998 год ещё не имеет CD-кода.
Комплекс гистосовместимости – HLA (Human Leukocyt Antigenes) 3 класса генов, расположенных в коротком плече 6 хромосомы человека: • Гены класса I (классические: HLA A, HLA B, HLA C с высоким полиморфизмом – множество аллелей, т. е. альтернативные варианты генов), кодируют синтез молекул HLA класса I. • Гены класса II (HLA DP, HLA DQ, HLA DR), кодируют синтез молекул HLA класса II. • Гены класса III кодируют молекулы врожденного иммунитета (компоненты С 2, С 4, ФНО, лимфотоксин, фактор В, вовлекаемый в альтернативный путь активации комплемента, белки теплового шока и др. ) АГ HLA класса I – гликопротеины, представленные на поверхности всех соматических клеток (исключение: клетки ворсинчатого трофобласта и эритроциты) АГ HLA класса II – экспрессированы преимущественно на мембране АПК ДК, активированных макрофагов и В лф, а также на Т хелперах; неиммунокомпетентные клетки в нормальных условиях не экспрессируют АГ HLA класса II АГ HLA класса I и АГ HLA класса II, ответственные за презентацию антигенов Т клеткам, первоначально были открыты как антигены гистосовместимости (трансплантационные АГ) – МНС (Major histocompatibility complex). Гистосовместимость – это способность реципиента воспринимать трансплантат, полученный от неродственного донора. АГ HLA класса I презентируют эндогенные АГ цитотоксическим Т лф (ТCD 8+ лф), которые важны для контроля за развитием вирусных инфекций, а также внутриклеточных бактериальных инфекций путем лизиса инфицированных клеток. АГ HLA класса I связывают короткие пептиды – 8 -10 аминокислотных остатков. АГ HLA класса II презентируют экзогеные АГ (внеклеточные инфекции) Т хелперам (ТCD 4+ лф), «помогающим» В лимфоцитам продуцировать АТ к экзогенным белковым молекулам. АГ HLA класса II связывают длинные пептиды – 13 -24 аминокислотных остатков.
Генетическая карта главного комплекса гистосовместимости человека Молекулы МНС I класса-мембранные гликопротеины, состоят из 1 полипептидной a-цепи, b-субъединицы выполняет нековалентно связанная молекула b 2 -микроглобулина, а-цепь состоит из 3 внеклеточных доменов, гидрофобного трансмембранного участка и короткой цитоплазматической части. Существует множество аллельных вариантов гена, кодирующего а-цепь молекулы I класса, аллельный полиморфизм у b 2 -микроглобулина проявляется в очень слабой степени. Различия между индивидуумами одного и того же биологического вида, зависят от полиморфизма a-цепи. У человека выявлено три локуса, кодирующих высокополиморфные а-цепи молекул МНС I класса: HLA-A, HLA-B и HLA-C. Строение молекул антигенов главного комплекса гистосовмсстимости I и II классов. Молекулы МНС II класса- мембранные гликопротеины состоят из двух гомологичных полипептидных цепей (тяжелая a-цепь) и (легкая b-цепь). Каждая цепь включает два внеклеточных домена, имеющих ограниченную гомологию с соответствующими доменами -цепи молекул I класса, молекул иммуноглобулинов и b 2 -микроглобулинов У человека выявлено три локуса, кодирующих антигены II класса: HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR. Для антигенов II класса существует множество аллельных вариантов. Другие продукты генов МНС- белки МНС III класса. Среди них важно отметить три компонента системы комплемента: белки С 2 и С 4, фактор В
Функции системы HLA • Презентация антигена Т-лимфоцитам (АГ распознающие молекулы Т лф (ТСRαβ) способны увидеть и связать АГ только в комплексе с АГ HLA I или HLA II) • Селекция и обучение Т и В лимфоцитов в отношении «своего» и «не своего» • Взаимодействие клеток иммунной системы организма • Распознавание своего и «своего» и «не своего» , в том числе измененных «своих» клеток • Участие в реакциях «хозяин против трансплантата» и «трансплантат против хозяина» • Запуск, реализация и генетический контроль иммунного ответа • Формирование иммуннологической толерантности, в том числе в период беременности к полуаллогенному плоду • Обеспечение выживания человека как вида в условиях экзогенной и эндогенной агрессии
Полиморфизм генов HLA и заболевания § § Сцепленностью генов иммунного ответа (Ir генов) с HLA можно объяснить ассоциации различных иммунопатологий с определенными гаплотипами HLA Неодинаковая способность к иммунному ответу, включая уровень продукции антител. Предпочтительная презентация на определенных аллельных продуктах антигенов некоторых патогенов может быть предпосылкой устойчивости к данному заболеванию (HLA DRB 1*1302 – повышенная элиминация вируса гепатита В; более защищены от ВИЧ-инфекции люди с гетерозиготностью по HLA локусам класса 1, не экспрессирующие аллелей HLA В*35 и HLA Сw*04) Предрасположенность к аутоиммунным заболеваниям: с генами HLA класса 1 – болезнь Бехтерева, болезнь Рейтера, тиреоидит, псориаз, увеит, злокачественная миастения, но большинство заболеваний с HLA класса 2 – сахарный диабет I типа, ревматоидный артрит, синдром Шегрена, рассеянный склероз, герпетиформный дерматит и др. Предрасположенность к аллергическим заболеваниям
• Т клетки способны ответить лишь на детерминанты антигена, представленного AПК в ассоциации с гликопротеидами главного комплекса гистосовместимости (ГКГС, МНС) ГКГС антигенами I и II классов. • В клетки распознают конформационные детерминанты интактного антигена и, в принципе, могут самостоятельно отвечать на эпитопы, которым комплементарны их иммуноглобулиновые рецепторы, но для полноценного, масштабного ответа нуждаются в помощи Т клеток. • Антиген презентирующие функции выполняет, в основном, система мононуклеарных фагоцитов и другие виды клеток (эндотелиальные, глиальные), а кроме того и звездчатые клетки коры тимуса (эктодермального происхождения). • Основными клетками, процессирующими антигены для В лимфоцитов считаются дендритные ретикулярные клетки лимфоидных фолликулов, а для Т лимфоцитов ретикулярные клетки паракортикальных зон лимфоузлов.
Идентификация лимфоидных и нелимфоидных клеток • Клетки могут быть идентифицированы по морфологическим и функциональным критериям. • Они могут быть опознаны (а иногда разделены) по молекулам клеточной поверхности (маркерам), против которых можно получить моноклональные антитела (Г. Кёлер, Ц. Мильстейн, 1975, 1982). • Термин "маркер" применяется для обозначения клеточных антигенов, которые способны реагировать со специфическими антителами. • Сокращение CD рекомендовано ВОЗ и происходит от английского “Cluster designation” “Обозначение скопления
Скачать презентацию Понятие об антигенах Антигены и их распознавание
Антигены 2.ppt