Антигены:

ПРИРОДА, ХАРАКТЕРИСТИКА, ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ. АНТИГЕННАЯ ДЕТЕРМИНАНТА (ЭПИТОП).ДИФФЕРЕНЦИРОВОЧНЫЕ АНТИГЕНЫ (КЛАСТЕРЫ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ.

IАнтигены это биополимеры, способные вызывать иммунологические реакции, синтез антител реакции клеточного иммунитета,повышенную чувствительность, иммунологическую толерантность, а так же иммунологическую память.

Виды антигенов :

-Полные антигены(органические вещества сложной химической структуры. они индуцируют выработку специфических антител, и способны взаимодействовать с ними .

-Неполные антигены (гаптены)-органические вещества простой, а в части случаев сложной структуры, неорганические вещества.

-Природные (вещества микробного. растительного, животного) происхождения.

-Синтетические антигены- это вещества, полученные в процессе синтеза из низкомолекулярных соединений.

-Внешние (экзоантигены) -поступают в организм из внешней среды.

-Внутренние (эндоантигены )-находятся внутри каждого организма.Кэндогенным антигенам относятся изоантигены, аутоантигены(нормальные, патологические), антигены HLA первого и второго классов.

-Одновалентные- имеют лишь одну детерминантную группу.

-Поливалентные - имеют две и более детерминантных групп

-Тимус- зависимые.

- Тимус- независимые

Гаптены - это вещества, которые не вызывают иммунный ответ, но приобретают эту способность будучи коньюгированными с высокомолекулярными белковыми носителями или в смеси с ним. Так как гаптен не вызывает иммунный ответ, он не способен вызывать синтез антител (он не иммуногенен).Однако  in vitro он может реагировать с антителами, синтезированными в ответ на коньюгат гаптена с иммуногенным носителем т. е. гаптен является частью полного или коньюгированного антигена.

Простые гаптены имеют низкую молекулярную массу (седормид, антипирин, динитрофенол,арсенилаты). Сложные - большую. Некоторые бактериальные полисахариды, полипептид туберкулезной палочки, ДНК, РНК, липиды.

Природные антигены чаще всего состоят из высокомолекулярных белков или нуклеопротеидов.

У модифицированных антигенов- носитель( к примеру белок ) ковалентно связан с низкомолекулярным соединением. Индуцированная таким антигеном иммунная реакция специфична как к детерминантам носителя, так и к присоединенному веществу, называемому гаптеном.

К экзоантигенам относятся антигены вирусов, бактерий, экстракты гельминтов, простейших, антигены грибов,… и т. д.

Антигены  HLA первого класса экспрессируются практически на всех клетках, имеющих ядра. Они широко представлены на лимфоидных клетках, в меньшей степени на клетках печени легких и почек, и редко встречаются на клетках мозга и скелетных мышц. Антигены HLA второго первого класса кодируются в трех локусах VI хромосомы – HLA A,  HLA B,  HLA C.У человека на ворсинчатых клетках трофобласта , эритроцитах антигены HLA I класса не экспрессируются.

Распределение антигенов HLA II класса более ограничено, поскольку они ассоциированы только с иммунокомпетентными клетками. Антигены HLA II класса кодируются в локусах –HLA DP, HLA DQ, HLA DR.

Т-зависимые и Т-независимые антигены.

Большинство антигенов могут вызывать иммунную реакцию лишь в том случае, если в ней участвуют Т – лимфоциты. Это относится к белковым и клеточным антигенам, а так же к вирусам, которые объединяют в понятие "тимус - зависимые " антигены. Лишь небольшое количество антигенов способно вызывать иммунный ответ без участия Т- клеток.

Т- независимые антигены первого типа.

Некоторые бактериальные липополисахариды, при достаточно высокой концентрации способны к поликлональной активации значительной части популяции В- лимфоцитов, т.е. для такой стимуляции антигенная специфичность роли не играет.

                        Т-независимые антигены второго типа

Линейные антигены, медленно распадающиеся в организме и имеющие часто повторяющуюся. определенным образом организованную детерминанту,(полисахарид пневмококков, полимеры D- аминокислот, поливинилпироллидон)так же способны непосредственно стимулировать В- лимфоциты. Эти антигены длительное время персистируют на поверхности специализированных макрофагов краевого синуса лимфатического узла и маргинальной зоны селезенки. Связывание этих антигенов с В- клетками происходит с высокой авидностью и обусловлено перекрестным взаимодействием антигенной детерминанты с иммуноглобулиновыми рецепторами.

Индуцируемый Т- независимыми антигенами .иммунный ответ практически не сопровождается формированием клеток памяти.

При ответе на Т- независимые антигены вырабатываются антитела класса М.

                                    Т- зависимые антигены.                                        

Т- зависимые антигены в отсутствии Т- лимфоцитов лишены иммуногенности. При ответе на эти антигены требуется помощь Т- лимфоцитов. Детерминанты таких антигенов вступают во взаимодействие с В –клетками, а носитель с Т- клетками, то есть Т- зависимые антигены могут обеспечивать кооперативное взаимодействие В- лимфоцитов с Т- лимфоцитами. В результате такого взаимодействия происходит переключение синтеза с Ig M  на  Ig G. Молекулы Т- зависимых антигенов для индукции иммунного ответа должны иметь как минимум две одну детерминанту- рецептор для В- лимфоцита (гаптен) и одну детерминанту для Т- лимфоцита(носитель), посредством которого Т- лимфоцит вовлекается в кооперативное взаимодействие с В- лимфоцитом.

             Рассмотрим несколько понятий, характеризующих антиген.

Антигенность - мера антигенного качества, например большая или меньшая способность вызывать образование антител. Если сравнить два белка- бычий сывороточный альбумин и гамма-глобулин посредством иммунизации ими кролика, то выявится, что у кролика большее количество антител будет реагировать с гамма- глобулином.

Иммуногенность- это способность создавать иммунитет. Например, возбудитель сальмонеллеза не вызывает образование стойкого иммунитета, а  возбудитель брюшного тифа обладает высокой антигенностью и вызывает образование стойкого иммунитета

Специфичность- это те антигенные способности, благодаря которым антигены отличаются друг от друга.

                                                Виды специфичности.

-видовая специфичность- это специфичность, благодаря которой представители одного вида организмов отличаются от особей другого.

-групповая специфичность- это специфичность, которая обуславливает различия среди особей одного вида.(изоантигены).Для человеческих эритроцитов, кроме системы АВО, известно более 70 других изоантигенов, объединенных в 14 изоантигенных систем .

-типоспецифичность - понятие, аналогичное предыдущему, но имеющее отношение чаще к микробным антигенам. Например, пневмококки по полисахаридным антигенам делятся на 4 вида.

 -гетероспецифичность- это общие для представителей разных видов антигенные комплексы(чаще антигенные детерминанты на различающихся по другим признакам комплексах)Антигены, определяющие человеческую группу крови А, обнаружены у вируса гриппа и некоторых других микроорганизмов.

  -функциональная специфичность - антигенная специфичность, связанная с функцией данной органической молекулы. Белки, выполняющие в организме различные функции, иммунологически различаются, однако, у разных животных, белки, выполняющие одну и ту же функцию, очень сходны в антигенном отношении.

-стадиоспецифичность. На определенных стадиях эмбрионального развития в тканях есть антигены, которых не было раньше, и нет в тканях взрослых нормальных особей. Например, фетопротеин (раковоэмбриональный антиген) синтезируется клетками эмбриональной печени, а так же опухолевыми клетками при первичном раке печени.

Доза антигена.

Интенсивность иммунного ответа зависит от количества введенного антигена. Минимальная доза антигена, способная вызвать иммунный ответ, различна. Для грызунов максимальная доза БСА- 10  -4  мг, а эндотоксина 10 –14 мг. Чаще, низкие дозы антигена, вызывают выработку лишь небольшого количества антител, но обладают высокой афинностью. С увеличением дозы вводимого антигена  повышается выраженность иммунного ответа, но до определенной концентрации. Большие дозы антигена вызывают состояние специфической ареактивности (иммун. толерантности).

Способы введения антигена.

Способ контакта с антигеном влияет на ход иммунной реакции. Если при профилактических инъекциях антиген вводят парентерально, внутрикожно, подкожно или внутримышечно, то это ведет к быстрому контакту с иммунокомпетентными клетками. Если антиген вводят внутривенно, то в реализации иммунного ответа прежде всего участвует селезенка. Часто, при внутрикожном введении антигена можно вызвать иммунный ответ, а при внутривенной инъекции того же самого количества антигена реакция не наблюдается.

Наиболее сильными антигенами являются высокомолекулярные белки. В определенных условиях иммуногенными свойствами могут обладать также полисахариды и синтетические полимеры, например полипептиды или поливинилпироллидон. Нуклеиновые кислоты сами по себе не иммуногенны, но после иммунизации нуклеопротеидами  или коньюгатами, нуклеопротеид           -но- ситель вырабатываются антитела, способные реагировать с неклеиновыми кислотами. Антитела такого рода встречаются у людей в виде аутоантител. Липиды в чистом виде также не являются иммуногенами, но в соединении с другими веществами, например в виде липопротеинов, они становятся сильными иммуногенами.

Антигенность (иммуногенность) зависит от целого ряда факторов. К ним относят и свойства самого антигена, и способность организма к иммунному ответу.

Размер частиц.

Минимальная молекулярная масса, необходимая для проявления антигенности, должна быть не менее десятка тысяч. Например яичный альбумин – один из низкомолекулярных полноценных антигенов – имеет молекулярную массу - 40000, сывороточный альбумин – 70000. Протеины с меньшей молекулярной массой могут стимулировать выработку антител при введении их со стимулятором типа адьюванта Фрейнда. К таким веществам относятся, например, рибонуклеаза (М – 14000), инсулин (М-6000). Вещества с молекулярной массой менее 1К, за небольшим исключением не иммуногенны. Вещества с молекулярной массой менее 10К, обладают слабо выраженными свойствами. Наименьшая молекулярная масса веществ, против которых удалось получить антитела без их присоединения к другим, более крупным молекулам, составляет примерно 1000 дальтон (вазопрессин, ангиотензин). Сильными иммуногенными свойствами обладают вещества с молекулярной массой в несколько миллионов дальтон (гемоцианин). Полипептиды, размер которых превышает 8 аминокислот, безусловно антигенны.

Химическая неоднородность.

Исследования, проведенные с синтетическими полипептидами, показали, что иммуногены в определенной степени должны отличаться по химической неоднородности своих составных элементов. Так, например, кополимеры из отдельной аминокислоты не иммуногенны, несмотря на их большую молекулярную массу, а кополимеры из 2-3 аминокислот проявляют имуногенные свойства. Введение ароматических аминокислот усиливает иммуногенность. Например, присоединение тирозина к слабому иммуногену – желатину, значительно повышает его иммуногенность.

Чужеродность.

Это неотделимая от антигена понятие. Без чужеродности нет антигена применительно к данному организму. Иммунная система способна распознавать собственный и генетически чужеродный материал. Поэтому иммунный ответ развивается на генетически чужеродные вещества и иммуноген должен обладать генетически чужеродными свойствами относительно данного организма. Например, БСА не является для быка иммуногеном, а при введении его кролику вызывает сильный иммунный ответ. Отсюда следует правило: чем больше филогенетическое развитие между донором и реципиентом, тем сильнее выражен иммунный ответ на вводимый антиген.

Антигенная детерминанта (эпитоп).

Поверхностно расположенная химическая группировка антигена, взаимодействующая с активным центром антитела (паратопом) обозначается как антигенная детерминанта или эпитоп. Если антиген – линейный пептид, то во взаимодействии с антителом вступают около 5-6 аминокислотных остатков. Если антиген – глобулярный белок, то с антигеном может контактировать до 16 аминокислотных остатков. Важно иметь в виду, что на поверхности антигена может находиться несколько антигенных детерминант различной структуры. Число таких детерминант зависит как от химической структуры антигена, так и от его размера. Яичный альбумин (М-42000) имеет минимум 5 детерминант, дифтерийный токсин (М-70000) – минимум 8, а тиреоглобулин (М-680000) – более 40. Эпитопы часто включают аминокислотные остатки, которые находятся далеко друг от друга в первичной структуре белка, но собраны в один эпитоп в результате упаковки белка в третичной и четвертичной структуре. В этих случаях принято говорить о прерывистых (комформативных) эпитопах. Если аминокислотные остатки собранные в один эпитоп расположены последовательно в цепи, такие эпитопы называются секвенциальными (непрерывными). Специфичность антигенной детерминанты определяется по крайней мере тремя факторами. Во первых, характерами самой химической группировки, во вторых положением данной группировки (орто-, пара-, мета-), в третьих – стереоизометрией. Лево- и правовращающая стереоизометрия может обусловить антигенные различия двух исследуемых молекул. И так, поверхностно расположенные химические группы в которых особенно часто происходит взаимодействие с антителами, определяют иммунологическую специфичность  белковых антигенов.

Дифференцировочные антигены.

На лимфоцитах открыт большой ряд структур, определяющих функциональные различия между лимфоцитами и дающих возможность идентифицировать функционально различные субпопуляции Т- и В- клеток. Эти молекулы, расположенные на поверхностной мембране иммунокомпетентных клеток, названы дифференцировочными антигенами. Дифференцировочные антигены появляются на цитоплазматической мембране клеток в процессе их морфологической дифференцировки. Они маркируют лимфоциты различной степени зрелости. Реально должна существовать возможность выявления дифференцировочных антигенов (маркеров лимфоцитов) с помощью специфических антител. Эта задача решается с помощью получения моноклональных антител, которые реагируют лишь с одним антигеном клеточной мембраны и сгруппированных в кластеры. Гибридонная технология, разработанная Келером и Милштейном в 1975 году, позволила получить большое количество моноклональных антител к поверхностным антигенам лейкоцитов человека. С целью их классификации на международной конференции в Париже в 1982 году была создана единая номенклатура, согласно которой группы антител, обладающих сходными связывающими способностями и распределением в тканях, получили названия кластеров дифференцировки (cluster of differentiation). В дальнейшем, термином CD, стал обозначаться дискретный антиген на мембране клетки, который идентифицируется двумя и более моноклональными антителами.

 CD номенклатура, представляет собой хронологически выстроенный список, в котором порядковый номер молекулы в основном характеризует время ее идентификации. Отбор и классификация новых кластеров проходит в рамках номенклатурных комитетов ВОЗ и международного союза иммунологических обществ. Регистрация присвоения соответствующих номеров кластерам, происходит на международных рабочих совещаниях по дифференцировочным антигенам человека.

Антигены Т-лимфоцитов человека .

CD3 –экспрессируются на тимоцитах поздней стадии дифференцировки и практически на всех периферических Т-лимфоцитах. Антитела к антигену оказывают митогенное действие на покоящееся  Т-лимфоцитах, индуцируют клональную пролиферацию и секрецию иммуноглобулинов В- лифоцитами,    индуцируют секрецию цитокинов( ИЛ 2,интерферон,КСФ).

CD4- маркирует Т-хелперы. Наряду с этим отдельные клоны Т-хелперов 

оказывают цитотоксическое действие на клетки-мишени с мембранными антигенамиHLA II класса. Особое значение имеет факт связывания молекулой CD4 оболочечных белков вируса СПИД, что в результате эндоцитоза приводит к проникновению вируса внутрь субпопуляции Т- хелперов.

CD5- антиген маркирует цитотоксические(супрессорные) Т- лимфоциты. Присутствует на всех зрелых Т клетках. К сожалению маркер экспрессируется на определенных стадиях онтогенеза В- клеток. Довольно часто выявляется на клетках больных с В- клеточным типом хронического лимфолейкоза.

CD8 –лимфоциты перефирической крови и тимоциты несут разные формы антигенаCD 8 . Антиген маркирует цитотоксические ( супрессорные) Т-лимфоциты, распознающие антигеныHLA I  класса, а отдельные их клоны распознают антигены  HLA II  класса.

                                    Антигены В- лимфоцитов человека.

CD 20 -экспрессируются практически на всех  В - лимфоцитах. Предполагается, что он относится к категории рецепторных структур, воспринимающих 2 сигнал, необходимый для индукции пролиферации В - клеток, или является мостиком для передачи индуцирующего пролиферацию сигнала  в цитоплазму клеток.

CD19- Присутствует на всех периферических В клетках, а также на предшественниках В- клеток в костном мозге. Антиген является самым ранним маркером позволяющим отнести лимфоцит  к В- клеточному ряду.

CD 10 -Антиген ассоциирован с острым  лимфолейкозом. Он четко выражен  на  пре- В клетках. Имеет значение для идентификации ни  Т /ни В лейкозов.