Основы общей иммунологии

коцитов. Мигрировавшие в ткани базофилы называются тучными клетками (рис. 1.7 В, Г). Они несут на своей поверхности рецепторы к IgE и принимают участие в аллергических реакциях (гиперчувствительность немедленного типа и т.д.). Гранулы этих клеток содержат различные вещества: гистамин, гепарин, серотонин, дофамин, хондроитин сульфат, ферменты (протеазы, пероксидазы), хемотаксические факторы эозинофилов и нейтрофилов и т.д.

NK-клетки — естественные (натуральные) киллеры (англ. natural killer cells) — большие гранулярные лимфоцитоподобные клетки. В гранулах содержатся перфорин, гранзимы и другие вещества.

Рис. 1.7. Базофил (А – световая микроскопия,

Б – схематическое изображение), тучные клетки (B – световая микроскопия, Г– схематическое изображение).

NK-клетки отличаются от лимфоцитов наличием маркеров CD16 и CD56 и отсутствием антигенраспознающих рецепторов. Они обладают противовирусной и противоопухолевой активностью. Распознавать и уничтожать клетки-мишени им позволяет система активирующих и ингибирующих рецепторов. Цитотоксический эффект обусловлен действием перфорин-гранзи- мового механизма, запускающего апоптоз в клетках-мишенях.

1.4.3.

γδТ-лимфоциты участвуют в защите от ряда антигенов, которые способны распознавать без предварительной сенсибилизации (микобактерии, токсоплазмы и т.д.). Также они вырабатывают большое количество цитокинов, выполняют иммунорегуляторные функции.

В1-лимфоциты синтезируют спонтанно (без предварительной активации) естественные иммуноглобулины класса М (IgM), которые обладают низкой специфичностью и способны перекрестно реагировать со множеством антигенов.

NКТ-лимфоциты несут на своей поверхности маркеры CD16 и CD56, как NК-клетки, и антигенраспознающий рецептор, способный распознавать гликолипидные антигены. NКТ-лимфоциты осуществляют регуляторную функцию, синтезируя цитокины.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Перечислите и охарактеризуйте основные клеточные элементы иммунной системы.

2.Какиеклеткиявляютсяиммунокомпетентными? Назовите их, перечислите основные свойства.

2)Антигены в составе молекул главного комплекса гистосовместимости.

3)Фагоцитированные

антигены.

4)Антигены в чистом виде.

5)Бактериальные компоненты.

8.АНТИГЕНЗАВИСИМАЯ

ДИФФЕРЕНЦИРОВКА ЛИМФОЦИТОВ ПРОХОДИТ В

1)Красном костном мозге.

2)Печени.

3)Лимфатических узлах.

4)Селезенке.

5)Тимусе.

9.ПОПУЛЯЦИЯМИ

ЛИМФОЦИТОВ

ЯВЛЯЮТСЯ

1)Т-лимфоциты.

2)NK-клетки.

3)Дендритные клетки.

4)Моноциты.

5)В-лимфоциты.

10.ДЕНДРИТНЫЕ КЛЕТКИ ЯВЛЯЮТСЯ

1)Антителообразующими клетками.

2)Профессиональными

антигенпрезентирующими

клетками.

3)Непрофессиональными

антигенпрезентирующими

клетками.

4)Активными фагоцитами

5)Клетками — регуляторами иммунного ответа.

ОТВЕТЫ К‚ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ

1 – 3, 5.

2 – 1, 3.

3 – 3.

4 – 2, 4.

5 – 2, 5.

6 – 2, 5.

7 – 2.

8 – 3, 4.

9 – 1, 5.

10 – 2, 4.

Цель изучения темы: познакомить с понятием антигена, получить представление о свойствах и видах антигенов.

Требования к уровню подготовки студентов: необходимо иметь общие представление о структуре и функциях иммунной системы. Иметь базовые знания по биохимии.

Основные вопросы темы:

1.Определение антигена, основные свойства антигенов.

2.Виды антигенов.

Основные понятия и термины:

Антигены — это вещества, несущие признаки генетически чужеродной информации, которые при попадании в организм способны вызывать иммунный ответ, направленный на их удаление.

Эпитоп, или антигенная детерминанта — участок молекулы антигена, распознаваемый иммунной системой, специфически связывающийся с антигенраспознающими рецепторами клеток иммунной системы и антителами.

2.1. Определение понятия антиген, основные свойства антигенов

Основная задача иммунной системы связана с поддержанием генетического постоянства организма хозяина. Любые объекты, несущие чужерожный генетический код, будут распознаваться иммунной системой и вызывать иммунный ответ, направленный на их элиминацию. Иными словами, такие вещества будут являться антигенами.

Антигенами в простейшем случае могут выступать белки другого организма, так как белок — основной продукт считывания генетического кода. Минимальный размер пептидной молекулы, способной быть антигеном, — 8−10 аминокислотных остатков; молекулярная масса — от 10 кДа. В качестве антигенов также будут выступать соединения белков с остатками жирных кислот (липопротеиды), сахарами (гликопротеины) и др. Антигены могут быть сложными, состоящими из множества компонентов белковой и небелковой природы: вирусные частицы, бактериальные клетки, клетки других животных или растений.

В зависимости от конкретных условий свойствами антигенов могут обладать полисахариды, фосфолипиды и некоторые другие молекулы.

Любой объект, выступающий в качестве антигена, должен обладать следующими свойствами:

чужеродностью;

специфичностью;

антигенностью;

иммуногенностью.

Чужеродность — свойство антигена, рассматриваемое по отношению к тому организму, в который антиген попадает. В связи с этим по чужеродности выделяют следующие антигены:

ксеноантигены (ксеногенные, или гетерологичные антигены) — антигены других биологических видов. Поскольку различные биологические виды могут очень сильно отличаться по своему

терные для разных особей одного биологического вида. Особи одного вида отличаются друг от друга за счет внутривидового разнообразия. Внутри вида могут встречаться особи как схожие, так и очень разные по своему генетическому составу, поэтому и чужеродность антигенов в этом случае может быть различной;

изоантигены (сингенные, или изологичные антигены) — антигены, характерные для особей с одинаковым генетическим кодом. Примером таких особей могут служить однояйцевые близнецы. В исследовательской практике часто используются генетически однородные (чистые) линии мышей, которые также будут являться сингенными животными. Изоантигены, как правило, не вызывают иммунный ответ, т.к. восприниматются иммунной системой как компоненты собственного организма;

аутоантигены (аутологичные, или собственные антигены) — компоненты собственного организма. В норме они не воспринимаются иммунной системой как антигены. Вместе с тем существуют ситуации, когда аутоантигены могут вызывать иммунный ответ, например, при аутоиммунных заболеваниях.

Специфичность — одно из наиболее важных свойств антигена, которое определяется структурнымиособенностямиантигена,придающими ему уникальность и отличающими его от других антигенов. Специфичность заключена в химической структуре молекулы антигена (определенные последовательности

развиваться иммунный ответ. В связи с этим возникло понятие антигенной детерминанты, или эпитопа. Антигенная детерминанта (эпитоп) — это участок молекулы антигена, определяющий его специфичность, связывающийся с антигенраспознающими рецепторами Т- и В-лимфоцитов, а также антителами (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Условное изображение антигена с несколькими антигенными детерминантами.

Практически любая молекула антигена имеет несколько антигенных детерминант. Эпитопы бывают:

линейными (в этом случае они представляют собой последовательность первичной структуры белка из нескольких аминокислотных остатков);

конформационными (являются образованиями третичной структуры белка; зачастую могут быть отдаленными

участками белковой молекулы антигена, сближающимися при образовании третичной структуры; рис. 2.2).

(Amit et al., Science 233: 747, 1986)

Рис. 2.2. Компьютерная 3D-модель лизоцима куриного яйца (пример конформационного эпитопа: отмечено красным цветом).

Антигенность — свойство антигена, определяющее его способность вызывать иммунный ответ в данном организме. Различные антигены вызывают разный по силе и направленности иммунный ответ. В первую очередь антигенность будет зависеть от количества и разнообразия антигенных детерминант, что, в свою очередь, определяет природа антигена, его чужеродность, размер молекулы, вторичная и третичная структура и т.д.

Иммуногенность — способность антигена формировать иммунитет, или иммунологическую память. Это свойство важно для антигенов патогенных микроорганизмов, являющихся возбудителями инфекционных заболеваний человека. В этом случае иммуногенность будет определять невосприимчивость к данной инфекции после перенесенного заболевания или вакцинации. Иммуногенность зависит от многих факторов, в некоторых случаях ее можно усилить за счет присоединения к антигену иммуностимулирующих компонентов. Вещест-

ва, неспецифически повышающие иммуногенность антигена называют адъювантами (от лат. adiuvare — помогать). Их используют, например, для усиления иммуногенности вакцин.

2.2. Виды антигенов

По физико-химическим свойствам антигены можно разделить на растворимые и корпускулярные. Корпускулярные антигены, как правило, являются сложными структурами, несущими множество простых эпитопов. К таким антигенам можно отнести частицы вирусов, бактериальные клетки, пыльцу растений и т.д. Растворимые антигены — это, например, бактериальные токсины, зоотоксины и другие вещества, способные растворяться в биологических жидкостях.

Некоторые антигены — толерагены — способны вызывать развитие иммунной толерантности (т.е. анергии, неотвечаемости). Как правило, это антигены с низкой молекулярной массой, не образующие агрегатов. Их не захватывают антигенпрезентирующие клетки, вследствие чего процесс презентации антигена не проходит, и иммунный ответ не развивается.

Особым видом антигенов являются гаптены. Гаптены (от греч. ἅπτω, гаптейн — прикреплять) представляют собой низкомолекулярные химические вещества, которые могут вступать во взаимодействие с антителами. Гаптены вызывают иммунный ответ лишь после соединения с более крупным носителем. В качестве носителя могут выступать собственные белки или клетки организма. В результате этого иммунный ответ против гаптенов может повреждать и собственные структуры. В качестве гапте-

нов могут выступать нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), лекарственные вещества (пенициллин), некоторые неорганические молекулы (бром, никель) и др.

Аллергены — антигены, вызывающие выработку IgE, опосредующего развитие аллергических реакций. Обычно аллергены не несут угрозы и являются безвредными белками. Однако, у некоторых людей они вызывают развитие аллергических реакций, в некоторых случаях даже угрожающих жизни. До настоящего времени четкой характеристики вещества как аллергена не создано.

В зависимости от способности вовлекать в иммунный ответ Т-лимфоциты антигены подразделяют на тимусзависимые и тимуснезависимые.

Тимусзависимые антигены — антигены, иммунный ответ на которые развивается с обязательным участием Т-хелперов. Большинство природных антигенов является тимусзависимыми. Иммунный ответ на них запускается в результате взаимодействия Т- и В-лимфоцитов.

Тимуснезависимые антигены способны запускать иммунный ответ за счет активации В-лимфоцитов без участия Т-хелперов. Примером таких антигенов может служить липополисахарид (ЛПС) клеточной стенки грамотрицательных бактерий, а также другие крупные полисахаридные молекулы с повторяющимися антигенными детерминантами (например, декстран, флагеллин бактерий). Они вызывают перекрестное «сшивание» антигенраспознающих рецепторов В-лимфо- цитов и активацию этих клеток.

Другим важным видом антигенов являются суперантигены. Суперантигены способны неспецифически (вне антигенсвя-

зывающего центра) взаимодействовать с антигенраспознающими рецепторами лимфоцитов и вызывать поликлональную активацию этих клеток. В результате усиленной пролиферации множества клонов и резкого повышения продукции цитокинов может развиваться тяжелая системная реакция с признаками шока и полиорганной недостаточности. Кроме того, избыточная активация лимфоцитов приводит к их апоптозу, что в конечном счете может приводить к иммунодефициту (феномен, индуцированный активацией клеточной смерти). Свойствами суперантигенов обладают в основном бактериальные продукты, в частности, стафилококковые энтеротоксины, скарлатинозный пирогенный токсин стрептококка и др. С действием суперантигенов может быть связано развитие ряда аутоиммунных заболеваний.

Клетки врожденного иммунитета распознают совершенно другие структуры, общие для многих классов микроорганизмов, так называемые патоген-ассоциированные

молекулярные паттерны (образы) — РАМР

(англ. pathogen-associated molecular patterns). Главными особенностями РАМР являются чужеродность, связь с патогенностью, консервативность. Примерами РАМР могут служить бактериальный ЛПС, пептидогликан, молекулы РНК, неметилированные СрGпоследовательности ДНК, флагеллин. В результате распознавания РАМР происходит активация клеток врожденного иммунитета.

Известны эндогенные сигналы биологической опасности — DAMP (англ. danger associated molecular patterns), или алармины. К ним относят, например, белки теплового шока (HSP20, HSP40, НSP60, HSP70,HSP90),

7.МОЛЕКУЛА ПЕНИЦИЛЛИНА ОБЛАДАЕТ МАЛОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССОЙ

ИНЕ СПОСОБНА ВЫЗЫВАТЬ ВЫРАБОТКУ АНТИТЕЛ, ОДНАКО ПРИ СОЕДИНЕНИИ С СЫВОРОТОЧНЫМИ БЕЛКАМИ ОНА ОБРАЗУЕТ КОМПЛЕКС, КОТОРЫЙ СПОСОБЕН

У НЕКОТОРЫХ ЛЮДЕЙ ВЫЗЫВАТЬ ОБРАЗОВАНИЕ АНТИТЕЛ, ПРИВОДЯ К РАЗВИТИЮ АЛЛЕРГИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ. ПЕНИЦИЛЛИН ЯВЛЯЕТСЯ 1) Полноценным антигеном.

2) Гаптеном.

3) Иммуногеном.

4) Аллергеном.

5) Антигеном и иммуногеном.

8.ГАПТЕН ПРИОБРЕТАЕТ СВОЙСТВА ПОЛНОЦЕННОГО АНТИГЕНА ПРИ СВЯЗЫВАНИИ:

1) С высокомолекулярной молекулой носителя.

2) Антителом.

3) Fc-рецептором.

4) T-клеточным рецептором.

5) В-клеточным рецептором.

9.С АНТИТЕЛАМИ

ИРЕЦЕПТОРАМИ ЛИМФОЦИТОВ ВЗАИМОДЕЙСТВУЕТ 1) Паратоп.

2) Fc-фрагмент.

3) С-домен.

4) Антигенная детерминанта (эпитоп).

5) V-домен.

10.РАСПОЗНАВАНИЕ ТИМУСЗАВИСИМЫХ АНТИГЕНОВ ПРОИСХОДИТ

1)В красном костном мозге.

2)С обязательным участием

Т-хелперов.

3)С участием цитотоксических Т-лимфоцитов.

4)В тимусе.

5)С участием В-лимфоцитов.

ОТВЕТЫ К‚ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ

1 – 1–5.

2 – 4.

3 – 3.

4 – 4.

5 – 1.

6 – 1.

7 – 2.

8 – 1.

9 – 4.

10 – 2.