В каких клетках образуются антитела. Строение иммуноглобулинов. Классы иммуноглобулинов

Антигены – это вещества, которые несут признаки генетически чужеродной информации и при введении в организм вызывают развитие специфических иммунологических реакций.

Антигенные вещества представляют собой высокомолекулярные соединения, обладающие определенными свойствами: чужеродностью, антигенностью, иммуногенностью, специфичностью и определенной молекулярной массой. Антигенами могут быть разнообразные вещества белковой природы, а также белки в соединении с липидами и полисахаридами. Антигенными свойствами обладают клетки животного и растительного происхождения, яды животного и растительного происхождения. Антигенными свойствами обладают вирусы, бактерии, микроскопические грибы, простейшие, экзо - и эндотоксины микроорганизмов. Все антигенные вещества имеют ряд общих свойств:

Антигенность – это способность антигена вызывать иммунный ответ . Степень иммунного ответа организма на различные антигены неодинакова, т. е. на каждый антиген вырабатывается неодинаковое количество антител.

Специфичность – это особенность строения веществ, по которой антигены отличаются друг от друга. Ее определяет антигенная детерминанта, т. е. небольшой участок молекулы антигена, который соединяется с выработанным на него антителом.

Иммуногенность - это способность создавать иммунитет. Это понятие относится, главным образом, к микробным антигенам, обеспечивающим создание иммунитета к инфекционным болезням. Антиген, чтобы быть иммуногенным, должен быть чужеродным и иметь достаточно большую молекулярную массу. С увеличением молекулярной массы иммуногенность нарастает. Корпускулярные антигены (бактерии, грибы, эритроциты) более иммуногены, чем растворимые. Среди растворимых антигенов наибольшей иммуногенность обладают высокомолекулярные соединения.

Антигены подразделяют на полноценные и неполноценные. Полноценные антигены вызывают в организме синтез антител или сенсибилизацию лимфоцитов и вступают с ними в реакцию как in vivo, так и in vitro. Для полноценных антигенов характерна строгая специфичность, т. е. они вызывают в организме выработку только специфических антител, вступающих в реакцию только с данным антигеном.

Неполноценные антигены (гаптены) представляют собой сложные углеводы, липиды и другие вещества, не способные вызвать образование антител в организме, но вступающие с ними в специфическую реакцию. Добавление к гаптенам небольшого количества белка придает им свойства полноценного антигена.

Аутоантигены – антигены, образованные из белков собственных тканей, изменивших свои физико-химические свойства под воздействием различных факторов (токсины и ферменты бактерий, лекарственные вещества, ожоги, обморожения, облучение). Такие, измененные белки становятся чужеродными для организма, и организм отвечает выработкой антител, т. е. возникают аутоиммунные заболевания.

Если рассматривать антигенные свойства микроорганизма, то можно отметить, что антигенный состав – это достаточно постоянная характеристика любого микроорганизма. В антигеном комплексе чаще всего встречаются общеродовые антигены (общие для представителей данного рода), группоспецифические (присущие определенной группе), видоспецифические (присущие всем особям данного вида), и штаммоспецифические.

По локализации антигены могут быть поверхностные (К-антигены – антигены клеточной стенки), соматические (О-антигены, локализованы во внутреннем слое клеточной стенки, термостабильны) и жгутиковые (Н-антигены, присутствуют у всех подвижных бактерий, термолабильны). Многие из них активно секретируются клеткой в окружающую среду. В тоже время, существуют гидрофобные антигены, прочно связанные с клеточной стенкой.

Кроме того, патогенные микроорганизмы способны выделять ряд экзотоксинов. Экзотоксины обладают свойствами полноценных антигенов с выраженной неоднородностью в пределах рода и вида. Споры бактериальной клетки также обладают антигенными свойствами: они содержат антиген, общий для вегетативной клетки и споры.

Патогенные микроорганизмы ведут постоянную борьбу с иммунной системой путем изменения структуры поверхностных антигенов. Изменения чаще всего появляются в результате точечных мутаций, в результате появляются варианты существующих антигенов.

Антитела

В процессе эволюции организмы выработали набор защитных приспособлений к патогенным микроорганизмам, включающие неспецифические механизмы, препятствующие проникновению патогенов, вещества неспецифически повреждающие их (лизоцим, комплемент), фагоцитоз и другие клеточные реакции. Вместе с тем, патогенные микроорганизмы тоже научились преодолевать неспецифические барьеры. Поэтому в процессе эволюции появились специфические гуморальные факторы защиты в виде антител и способность организма к выраженному специфическому иммунному ответу.

Антитела – белки, относящиеся к иммуноглобулинам, которые синтезируются лимфоидными и плазматическими клетками в ответ на попадание в организм антигена, обладающими способностью специфически связываться с ним. Антитела составляют более 30% белков сыворотки крови, обеспечивают специфичность гуморального иммунитета благодаря способности связываться только с тем антигеном, который стимулировал их синтез.

Первоначально антитела условно классифицировали по их функциональным свойствам на нейтрализующие, лизирующие и коагулирующие. К нейтрализующим были отнесены антитоксины, антиферменты и вируснейтрализующие лизины. К коагулирующим – агглютинины и преципитины; к лизирующим – гемолитические и комплементсвязывающие антитела. С учетом функциональной способности антител были даны названия серологическим реакциям: агглютинация, гемолиз, лизис, преципитация и др.

В соответствии с Международной классификацией сывороточные белки, несущие функцию антител, получили название иммуноглобулинов (Ig). В зависимости от физикохимических и биологических свойств различают иммуноглобулины классов IgM, IgG, IgA, IgE, IgD.

Иммуноглобулины – белки с четвертичной структурой, т. е. их молекулы построены из нескольких полипептидных цепей. Молекула каждого класса состоит из четырех полипептидных цепей – двух тяжелых и двух легких, связанных между собой дисульфидными мостиками. Легкие цепи – структура общая для всех классов иммуноглобулинов. Тяжелые цепи имеют характерные структурные особенности, присущие определенному классу, подклассу.

Антитела, входящие в определенные классы иммуноглобулинов, обладают различными физическими химическими, биологическими и антигенными свойствами.

Иммуноглобулины содержат три вида антигенных детерминант: изотипические (одинаковые для каждого представителя данного вида), аллотипические (детерминанты, различные у представителей данного вида) и идиотипические (детерминанты, определяющие индивидуальность данного иммуноглобулина и являющиеся различными у антител одного класса, подкласса). Все указанные антигенные различия определяются с помощью специфических сывороток.

Синтез и динамика образования антител

Антитела вырабатывают плазматические клетки селезенки, лимфатических узлов, костного мозга, пейеровых бляшек. Плазматические клетки (антителопродуценты) происходят из предшественников В-клеток после их контакта с антигеном. Механизм синтеза антител аналогичен синтезу любых белков и происходит на рибосомах. Легкие и тяжелые цепи синтезируются отдельно, затем соединяются на полирибосомах, а окончательная их сборка происходит в пластинчатом комплексе.

Динамика образования антител. При первичном иммунном ответе в антителообразовании различают две фазы: индуктивную (латентную) и продуктивную. Индуктивная фаза – это период от момента парентерального введения антигена до появления антигенреактивных клеток (продолжительность не более суток). В эту фазу происходит пролиферация и дифференцировка лимфоидных клеток в направлении синтеза IgM. Вслед за индуктивной фазой наступает продуктивная фаза антителообразования. В этот период, примерно до 10…15 суток уровень антител резко возрастает, при этом уменьшается число клеток, синтезирующих IgM, и нарастает продукция IgA.

Феномен взаимодействия антиген-антитело.

Знание механизмов взаимодействия антигенов и антител раскрывает сущность многообразных иммунологических процессов и реакций, возникающих в организме под влиянием патогенных и непатогенных факторов.

Out of 5 based on 28 votes

Синтезируются четырьмя типами клеток В-ряда, различаемыми морфологически. В-лимфоцит - непролиферирующая клетка, которая синтезирует иммуноглобулины и экспрессирует их на поверхности мембраны, где они играют роль специфических рецепторов. Плазматические и лимфоплазмоцитоидные клетки представляют собой конечный этап дифференцировки В-лимфоцита. Эти клетки не делятся и секретируют большое количество иммуноглобулинов.

Непосредственными предшественниками плазматических клеток являются плазмобласты (иммунобласты). Они образуются на этапе антигензависимой дифференцировки В-лимфоцита или В-клетки памяти, сохраняют способность к делению и детерминированы к превращению в плазмоцит. Таким образом, они обеспечивают увеличение клона в процессе иммунного ответа на антиген. Количество продуцируемых ими иммуноглобулинов зависит от клеточного окружения и регуляторных взаимодействий. Наконец, В-бласт - это клетка, которая также появляется из клонированного В-лимфоцита в процессе иммунного ответа на антигенную стимуляцию. В отличие от плазмобласта эта клетка сохраняет способность превращаться, помимо плазмоцита, в В-клетку памяти.

В онтогенезе в результате многоэтапной антигеннезависимой дифференцировки стволовой кроветворной клетки образуется клонированный В-лимфоцит, т. е. клетка, несущая на своей поверхности иммуноглобулиновые рецепторы определенной специфичности, благодаря которым она способна реагировать на воздействие антигена. Сначала клеткой экспрессируются рецепторы IgM (sIgM), а на более поздней стадии дифференцировки (после этапа негативной селекции на аутоантигены) образовавшиеся зрелые В-лимфоциты приобретают дополнительно IgD-рецепторы (sIgD).

Важно отметить, что с момента клонирования данный В-лимфоцит и все его потомки (т. е. собственно клон) будут синтезировать иммуноглобулины, характеризующиеся одним и тем же идиотипом (строение и специфичность активного центра) и типом L-цепей.

Связанные с мембраной иммуноглобулины отличаются по структуре от секретируемых иммуноглобулинов. Так, мембранный IgM является мономером, а не пентамером, как сывороточный IgM. Кроме того, Н-цепи slg имеют в С-концевой части дополнительный участок, играющий роль якоря и отсутствующий у сывороточных иммуноглобулинов соответствующего класса.

Около 90 % синтезируемого В-лимфоцитами иммуноглобулина связано с мембраной. Только очень небольшое количество IgM секретируется в виде мономера. Вероятно, происходит не активная секреция, а спонтанное отщепление мембранного IgM в результате ограниченного протеолитического процесса на клеточной поверхности. Таким образом, зрелые В-лимфоциты являются иммуноглобулинсинтезирующей, но не секретирующей клеточной формой.

Взаимодействие мембранных иммуноглобулиновых рецепторов с родственным антигеном включает антигензависимый этап дифференцировки В-лимфоцита, конечной формой которого является плазматическая клетка. Она практически не имеет поверхностных иммуноглобулиновых рецепторов, не способна к делению, живет всего 2-3 дня, зато характеризуется развитой цитоплазмой и выраженной эндоплазма-тической сетью. Ее функции - синтез и секреция иммуноглобулинов. Скорость синтеза в каждой плазматической клетке достигает 2000 молекул в секунду.

Отдельная плазматическая клетка синтезирует целую молекулу иммуноглобулина - Н- и L-цепи, а в случае полимерных форм иммуноглобулинов - также и J-цепь. В каждый данный момент одна клетка синтезирует иммуноглобулин только одного класса и одного типа; обнаружение клетки, секретирующей сразу два класса иммуноглобулинов, является редкостью и связано с моментом переключения изотипов. Кроме того, клетка функционирует по принципу одна клетка - одно антитело. Следовательно, специфичность секретируемых антител, т. е. структура VH- и VL-участков, остается всегда той же, что и структура V-областей мембранного иммуноглобулина-рецептора.

Синтез иммуноглобулинов в плазматических клетках происходит на полирибосомах зернистой эндоплазматической сети, причем Н- и L-цепи синтезируются отдельно. Сборка молекулы происходит в цистернах эндоплазматической сети и занимает 20- 30 мин. В это время отдельные цепи собираются в молекулы, формируются дисульфидные связи, под действием ферментов присоединяются сахара, образуются полисахаридные группы иммуноглобулинов. Затем в результате экзоцитоза происходит секреция готовых молекул.

Процесс сборки может проходить несколькими путями . Например, сначала может образоваться димер Н-цепей Н2, к которому последовательно присоединяются две L-цепи; либо образуются две полумолекулы HL, которые, объединяясь попарно, формируют полную мономерную молекулу. Все эти промежуточные структуры обнаружены при изучении миеломных и IgG-продуцирующих лимфоидных клеток мыши. Кроме того, установлено, что клетки как мышиной, так и человеческой миеломы часто синтезируют значительно большее количество L-цепей, чем Н-цепей. В таких случаях клетка секретирует как целые молекулы иммуноглобулина, так и свободные L-цепи, чаще всего в виде мономеров и димеров. При изучении клеточных линий с блоком сборки и секреции Н- и L-цепей обнаружено, что при невозможности формирования полноценной молекулы секреция Н-цепей прекращается.

Интересно, что в миеломных клеточных линиях происходит постепенное накопление спонтанных мутаций, сопровождающихся потерей способности клетки продуцировать Н-цепи. Можно предположить, что клон, секретирующий только L-цепи, является результатом повторной мутации опухолевой клетки, синтезировавшей полный иммуноглобулин. Вторая мутация сопровождается потерей способности клетки к синтезу Н-цепей.

ПАТОЛОГИЯ ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАКТИВНОСТИ

На прошлой лекции мы с Вами говорили о механизмах реактив­ности и резистентности. Сегодня Мы продолжим эту тему и поговорим о иммунологической реактивности. Знание этого механизма очень важ­но для врача. С одной стороны, его правильное функционирование является одной из важнейших предпосылок здоровья, с другой сторо­ны, патология иммунологической реактивности является источником многих бед и лежит в основе патогенеза огромного числа болезней.

Термин ИММУНИТЕТ и ИММУНОЛОГИЧЕСКАЯ РЕАКТИВНОСТЬ происходит от слова иммунный, что во времена древнего Рима обозначало - сво­бодный от подателей. В дальнейшем иммунными стали называть людей невосприимчивых к инфекционным заболеваниям. А,стало быть,под механизмами иммунитета понимали механизмы резистентности организма к микрофлоре. В настоящее время понятие иммунитет несколько усложнилось, и имеет ряд разночтений. Прежде всего это касается таких терминов как: специфические и неспецифические механизмы иммунитета. Несколько слов о неспецифических механизмах иммунитета или, как сейчас их чаще называют, естественные факторы резистентности . Их можно разделить на 2 группы: 1)ГУМОРАЛЬНЫЕ; 2)КЛЕТОЧНЫЕ

1.Гуморальные механизмы естественной резистентности. Гумор Вы знаете жидкость - поэтому гуморальными называют вещест­ва,которые находятся в жидкостях организма: кровь, лимфа, интерс­тициальная и спинно-мозговая и прочие жидкости; они, эти вещества находятся в жидкостях организма. К таким факторам относятся: а)ЛИЗОЦИМ; б)ЛИЗИНЫ; в)ИНТЕРФЕРОНЫ; г)различного рода протеолити­ческие , гидролитические ферменты; д)СИСТЕМА ПРОПЕРДИНА; е)СИСТЕМА КОМПЛЕМЕНТА и некоторые другие.Все эти вещества, всегда в больших или меньших количествах находятся в крови и оказывают бактерицидное и бактериостатическое действие. Неспецифическим они называются потому , что они подавля­ют жизнедеятельность на какого-то отдельного вида микроорганиз­мов, а достаточно больших групп микроорганизмов.В этом плане, а также по механизму своего воздействия на микрофлору, эти вещества близки к антибиотикам. Действуют они таким образом, что за счет присущей им ферментативной активности они либо разрушают оболочку микроорганизмов, либо нарушают процессы метаболизма микробной клетки. Напр.,ЛИЗОЦИМ - способен разрушать МУРАМЕИНОВУЮ КИСЛОТУ и следовательно будет подавлять жизнедеятельность тех микроорганиз­мов в структуру клеточных стенок которых входит мурамхиновая кис­лота. Комплемент обладает выраженной протеолитической активностью и также способен разрушать оболочки микробных клеток. Нормальная концентрация факторов естественной резистентности весьма важна для организма. При врожденных или приобретенных де­фицитах одного, или нескольких из этих факторов происходит сниже­ние резистентности организма по отношению к микрофлоре. Повышение их количества создает предпосылки для возникновения так называе­мых аутоагрессивных процессов , приводящих к повреждению собствен­ных клеток организма. Особенно в этом плане большое значение име­ет система комплемента и система пропердина. К клеточным факторам неспецифической резистентности относит­ся ФАГОЦИТОЗ.

СПЕЦИФИЧЕСКИЙ ИММУНИТЕТ

Специфической иммунологической резистентностью называют спо­собность организма специфически реагировать на чужеродные субс­танции, называемые антигенами . В качестве антигенов могут высту­пать микроорганизмы, чужеродные клетки, продукты функционирования чужеродных клеток и микроорганизмов, белки, полисахариды,нуклеоп­ротеиды и др. Функцией иммунитета является поддержание антигенно­го гомеостаза организма. Это значит, что иммунокомпетентная сис­тема должна обнаружить и уничтожить любое вещество или любую клетку, которая хотя бы минимально отличающуюся от здоровых кле­ток или белков своего организма. Зачем организму нужно такое строгое поддержание своего единообразия? Дело в том, что организм высокоразвитых животных состоит из сотен миллиардов клеток. Клет­ки делятся, а любой процесс в природе протекает с какой-то долей брака. Если предположить, что брак в процессе клеточного деления составляет одну миллионную долю процента, то и тогда, в организме каждого из нас образуется в сутки многие миллионы атипичных кле­ток. Кроме того, любая клетка организма, в том числе и здоровая, в процессе жизни стареет, может провреждаться и также становится атипичной. Ну, а, что такое нетипичная клетка? Во-первых, эта клетка,невыполняющая присущие ей функции. Во-вторых, эти клетки очень часто выходят из-под контроля организма, растут, живут и размножаются сами по себе - являются источниками злокачественных и доброкачественных опухолей. Уничтожение этих атипичных клеток является одной из главных функций иммунокомпетентной системы. Второй функцией является защита организма от микроорганизмов и токсических продуктов их жизнедеятельности, а также всех прочих чужеродных белков и кропномолекулярных веществ, которые могут проникнуть в организм, напр., ядов змей или насекомых. Явления иммунологического уничтожения чужеродных клеток лежит в основе тканевой несовместимости, стоящей на пути решения проблемы пере­садки тканей и органов. В основе механизма специфического иммунитета лежит процесс или образования антител или развитие клана сенсибилизированных лимфоцитов: в первом случае говорят, что иммунологическая реакция протекает по гуморальному пути ,т.к. антитело - белок,растворимый в плазме.Во втором случае по клеточному пути. В обоих случаях иммунологическая реакция начинается с попа­дания или возникновения в организме АНТИГЕНА. Что такое АНТИГЕН? АНТИГЕН это вещество несущее признаки чужеродной генетичес­кой информации или, если говорить проще, по своей химической структуре не имеющее аналогов среди веществ организма. Антиген может быть нелюбое в-во, а в-во имеющее определ. мол. массу. Различают полноценные антигены и неполноченные антигены или гаптены или комплексные антигены. Полноценные антигены при попадании в организм обладают спо­собностью инициировать иммунологическую реакцию с начала до кон­ца. На них вырабатываются антитела, которые в последующем с ними же соединяются.(от гречес. hapto - схватывать)- фрагменты мол.би­ополимера или искуств. синтезирование в-в. Гаптены сами не способны инициировать образование антител, но в том случае, если в организме уже есть к ним антитела, то гаптен соединяется с антителом. Не способны вызывать антителооб­разования при введении форм. Комплексные антигены могут образоваться при попадании в ор­ганизм достаточно простых в химическом отношении веществ, напри­мер йода. Сам йод естественно не является антигеном - слишком ма­ла его молекула. Но попав в организм йод соединяется с собствен­ным белком организма, в результате образуется комлексный антиген.

ИММУНОКОМПЕТЕНТНАЯ СИСТЕМА - это совокупность всех лимфоид­ных клеток тела: вилочковая железа, селезенка, лимфотические уз­лы, пейеровы бляшки, лимфоциты костного мозга и периферической крови составляют единый орган иммунитета. Выделяют первичные и вторичные лимфоидные органы. К первич­ным относятся органы в которых протекают процессв образования и обучения лимфоцитов - это костный мозг, вилочковая железа и пей­ровы бляшкикишечника . Лимфоциты образуются в костном мозге, отсю­да выходят в кровь и попадают либо в вилочковую железу в пейеровы бляшки, где происходит процесс обучения лимфоцитов. После обуче­ния из Тимуса выходят Т-лимфоциты, которые способны генерировать иммунный ответ по клеточному типу. Из пейеровых бляшек, которые у человека являются аналогом Бурсы Фабриция, выходят Б-лимфоциты, способные синтезировать ан­титела. Клоны Т- и Б- лимфоцитов не являются однородными. Рассмотрим сначала клон Т-лимфоцитов. Среди Т-лимфоцитов различают

1) Т-КИЛ­ЛЕРЫ (убийцы), которые непосредственно уничтожают атипичные клет­ки или микроорганизмы. Они являются основными эффекторными клет­ками, оказывающие цитотоксическое действие на клетки-мишени. Т-киллеры образуются в результате дифференцировки Т 2 - лимфоци­тов, после стимуляцииклеточными антигенами . Поэтому Т-киллеры уничтожают клетки трансплантата и мутантные клетки организма, в том числе опухолевых. Механизм действия Т-киллеров полностью не расшифрован. Известно, что после контакта Т-киллеров с клетка­ми-мишени, в этих клетках происходит необратимые изменения в ре­зультате осмотических нарушений. В самих же Т-киллерах даже после нескольких контактов с клетками- мишени видимых изменений не про­исходит, однако синтез ДНК прекаращается. Больше всего Т-киллеров находятся в лимфатических узлах.

2)Т-лимфоциты ХЕЛПЕРЫ (помошники) - они являются помощниками Т - киллеров и В-лимфоцитов. Т-хелперы неоднородны. Более зрелые из них являются хелперами Т-В, функция которых заключается в воз­действии на определенный клон В-лимфоцитов. Хелперы Т-Т,более ра­ниие по дифференцировке и способствуют пролиферации Т-киллеров и Т-лимфоцитов эффекторов гиперчувствительности замедленного типа. Т-хелперы оказывают влияние на другие клетки не только при непос­редственном контакте, но и с помощью гуморальных медиаторов, при обязательном участии макрофагов. Установлено, что активные Т-хел­перы выделяют интерлейкин (ИЛ) - 3,4,5,6., который усиливает ци­тотоксическое действие и дифференцировку киллеров, противоопухо­левую активность макрофагов. Кроме того, Т-хелперы за счет ИЛ стимулируют В-лимфоцитов, рост и развитие тученых клеток,базофи­лав,эозифилов Т-хелперы играют важную роль. Они определяют нап­равление и силу иммунного ответа. Их количество и активность при старении и опухолях, а увеличивается при аутоиммунных заболевани­ях, системной красной волчанке, рассеянном склерозе, отторжении трансплантата.

3) Т-СУПР ЕССОРЫ (являются регуляторами направления и объема иммунной реакции. Они ограничивают пролиферацию клонов лимфати­ческих клеток, угнетают антителообразования, дифференцировку кил­леров, аллергический процесс и развития ГЗТ. Под влиянием супрес­сиров развивается состояние иммунологической толерантности к ан­тигену. Кол-во Т-супрессоров увеличивается с возрастом при остром гепатите, при приживлении трансплантата.

4)АНТИГЕНЕРЕАКТИВНЫЕ Т-лимфоциты - они первыми из Т-лимфоци­тов реагируют на присутствие антигена,выделяемют ИЛ-2 который стимулирует рост всех видов Т-лимфоцитов и активаторов НК-клеток (О-лимфоцитов и натуральных киллеров) Антигенереактивные Т-лимфоциты составляют основную массу Т-лимфоцитов периферической крови и лимфы. Они обладают высокой способностью к миграции. После встречи с антигеном эта клетка превращается в иммунобласт, который, выделяя ИЛ-2 медиаторы, со­действует запуску иммунной реакции в ближайшем лимфатическом узле.При дефиците или отсутствия антигенереактивных Т-лимфоцитов нарушается процесс распознования антигена, что проявляется в сни­жении ответа на бактериальные, вирусные и грибковые антигены, по­явлении аутоиммуных расстройств.

5.Т-лимфоциты - КЛЕТКИ ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ. Клетки имму­нологической памяти отличаются в функциональном отношении от АН­ТИГЕН-реактивных Т-клеток тем, что они узнают антиген в фазу вто­ричного иммуного ответа, при повторном контакте с антигеном. При­чем реагируют на антиген раньше и значительно интенсивнее, чем при первом контакте.Т-клетки иммунологической памяти относятся к потомкам хелперов,супрессоров или киллеров и несут тот же фенотип мембранных антигенов.

6.Т-ЭФФЕКТОРЫ ГИПЕРЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЗАМЕДЛЕННОГО ТИПА

(ГЗТ).Т-эффекторы ГЗТ в основном предназначены для секреции спе­циальных веществ, гуморальных медиаторов - лимфокинов . Следует сказать, что гуморальные медиаторы синтезируются не только этими клетками, а практически всеми лимфатическими клетками и органа­ми.Основная задача лимфокинов ИЛ состоит в обеспечении взаимо­действия различных типов клеток и вовлечении их в иммунную реак­цию.Лимфокины ИЛ могут заменить в некоторой степени функцию тех или иных субпопуляций лимфоцитов, обеспечивая при переносе реци­пиенту пассивный клеточный иммунитет. В настоящее время в клини­ческой практике уже широко применяется лейкоцитарный интерферон , который оказывает не только противовирусное действие, но и неко­торый цитотоксический эффект, так как интерферон в больших дозах нарушает синтез ДНК. Большинство Т-эффекторов ГЗТ находятся в селезенке.

7.Т-ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ ЛИМФОЦИТЫ (Тd). Они непосредственно вли­яют на стволовые и колониеобразующие гемопоэтичечские клетки, влияют на дифференцировку гранулоцитарного и моноцитарного, эрит­роцитарного,тромбоциторного рядов. Тd - лимфоциты восстанавливают колониеобразующую функцию стволовой клетки, которая была подавлена различными путями. Дефицит Тd-хелперов и повышение Тd-супрессоров имеет важное значение при старении орг-ма,ряда врожденных иммуно­дефицитных состояний, гипо-и апластических синдромов.

8.Т-контрсупрессоры - препятствуют действию Т-супрессоров и следовательно,усиливают иммунный ответ. Какие же в целов выполняют функции Т-ЛИМФОЦИТЫ?

1.Т-лимфоциты узнают чужеродный антиген и дают сигнал к на­чалу иммунного ответа (антигенреактивные клетки, клетки иммуноло­гической памяти).

2.Для того, чтобы отличить свое от чужого, нужно по крайней мере знать свое. Поэтому второй функцией Т-лимфоцитов является функция иммунологической памяти.

3.Т-лимфоциты обеспечивают иммунологическую толерантность собственных тканей, т.е. они обеспечивают охрану собственных кле­ток и белков от того, чтобы по отношению к ним не развивалась им­мунологическая реакция, т.е. обеспечивают борьбу с аутоиммунными процессами.

4.Т-лимфоциты участвуют в запуске иммуного ответа по гумо­ральному типу, запуская в работу соответствующего клона В-лимфо­цитов, продуцирующих антитела.

5.Т-лимофциты обеспечивают клеточный механизм иммуноного от­вета.

ЛИМФОКИН Ы, которые вырабатываются Т-эффекторами ГЗТ :

1.Фактор стимуляции бласттрансформации, усиливающий сенсиби­лизацию к антигену, действует на незрелые клетки тимуса;2.Фактор торможения бласттрансформации и синтеза ДНК, неспе­цифичен, по действию близок к лимфотоксину; 3.Фактор переноса,усиливает сенсибилизацию ко всем видам ан­тигенов, препятствует развитию толерантности; 4.Факторы,усиливающие цитотоксичность,бактериостатическую активность, бактерицидность, а также агрегацию макрофагов; 5.Фактор торможения миграции макрофагов, выделяется не только Т-эффекторами, но и несколькими другими субпопуляциями лимфоцитов (в том числе и В-лимфоцитами). Основная функция факто­ра этого заключается в концентрации фагоцитирующих клеток в райо­не внедрения антигена и усиливания их бактерицидности; 6.Фактор,тормозящий адгезию макрофагов, фактор пролиферации макрофагов, фактор усилиния миграции макрофагов; 7.Фактор торможения миграции лейкоцитов; 8.Хемотаксический фактор, осуществляющие хемотаксис макрофа­гов,нейтрофилов, эозинофилов, базофилов, фибропластов; 9.Колониестимулирующие факторы, влияющие на рост гранулоци­тарного и эритроцитарного ростков???????? ; 10. Фибробластактивирующий фактор, вызывающий разрастание соединительной ткани вокруг зоны иммуной реакции. Иммунный интерферон синтезируется Т-клетками в присутствии Т-зависимых антигенов и митогенов. Его действие заключается в по­давлении размножения вирусов, усиления ответа на Т-митогены, уси­лении фагоцитоза макрофагами, додавлении размножения и дифферен­цировки предшественников гранулоцитов, макрофагов, антителопроду­центов.

МЕХАНИЗМ ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ Попавший в кровь чужеродный антиген фагоцитируется макрофа­гами. В них антиген первого порядка расщепляется (в лизосомах) и фрагменты расщипленного антигена выходят из клетки. Часть этих фрагментов с так называемым белком взаимодействуют с молекулами мембран макрофага. Образуется комплекс на поверхности макрофага. Макрофаг выделяет вещество интерлейкин 1 - сигнал, поступающий к антигенореактивным Т-лимфоцитам. Т-лимфоциты-антигенореактивные вырабатывают рецептор к комплексу на поверхности макрофага (1 а -подобный белок + фрагмент антигена). Активированный антигено­реак. Т-лимфоцит выделяет второе сингальное вещество – интерлейкин II .Интерлейкин II активирует Т-хелперы (помощники). Образуется два клона Т-хелперов. (3,4,5,6) Один клон продуцирует фактор рос­та В-лимфоцитов, другой клон - фактор дифференцировки В-лимфоци­тов. После контакта с антигеном В-лимфоцит и переходит в возбуж­денное состояние, из крови он передвигается в лимфатические узлы. В лимфатических узлах возбужденный В-лимфоцит превращается в плазматическую клетку, которая синтезирует и выбрасывает в кровь антитела к данному антигену. Антитела, выделенные плазматическими клетками, свободно циркулируют в крови. В том случае, если в кро­ви они встречаются с собственными антигенами, развивается конеч­ный этап иммунологической реакции - обоазование иммунного комп­лекса антиген-антитело. Т-лимфоциты супрессоры способны тормозить процессвозбуждения В-лимфоцитов, а значит и блокировать весь пос­ледующий ход событий. Однако цепь интересующих нас событий на этом не заканчивает­ся. Дело в том, что образование иммуного комплекса для организма является не целью, а средством. В самом деле, давайте представим, что например, к певмококку, клетке,состоящей из миллиардов белко­вых молекул не станет ни жарко ни холодно. Поэтому, после этапа образования иммунного комплекса наступает этап уничтожения иммун­ного комплекса вместе с антигеном, входящим в его состав. Меха­низмы уничтожения иммунного комплекса могут быть так же в который раз: 1.ГУМОРАЛЬНЫЕ и 2.КЛЕТОЧНЫЕ. Клеточный механизм - это глав­ным образом фагоцитоз. После присоединения антитела к микроорга­низму, он теряет свою подвижность, нарушается структура его обо­лочки, что естественно облегчает процессы фагоцитоза. Гуморальный путь разрушения иммунного комплекса обусловлен воздействием на него ферментов плазмы крови, например комплемента. Вы помните, что после образования комплекса к нему присоединяется комплемент, и после сложного процесса активации комплемента, он превращается в активнейший протеолитический фермент, который повреждает обо­лочку микроорганизма, тем самым способствует его уничтожению. В целом нужно сказать, что иммунный комплекс штука для организма далеко не безвредная. Поэтому, если нарушается процесс разруше­ния, элиминации иммунного комплекса из организма, формируется од­на из форм иммунопатологии так называемая болезни иммунных комп­лексов.

ОБЩИЕ ТЕОРИИ ИММУНИТЕТА Мы с Вами с начала и до конца проследили путь иммунологичес­кой реакции. Но при этом сделали много допущений, из которых привлеку Ваше внимание лишь к одному. Мы говорили, что Т-ЛИМФОЦИ­ТЫ-ХЕЛПЕРЫ взаимодействуют с антигеном второго порядка, и они приходят к выводу, что тот действительно является антигеном - т.е. по своему химическому строению не имеет аналогов среди мил­лиардов белков присущих нашему организму. т.е. лимфоцит здесь выступает в качестве какого-то сверх умного зверя, который гораз­до уменее нас с Вами. Ибо я очень сомеваюсь, что кто-нибудь из нас способен вспомнить формулу какого-нибудь белка, ну скажем ге­моглобина. Естественно, лимфоцит не такой уж умный, это достаточ­но простая клетка. Но из этого следует,что нужно искать объясне­ние тому как функционирует система иммунитета в целом. Как отли­чается свое от чужого. Заранее скажу, что здесь много неясного. Предложено много теорий объясняющих эти процессы, - теория боко­вых цепей ЭРЛИХА,пряимой и непрямой матрици и т.д. Мы с Вами сей­час поговорим о теории, которая по современным возрениям наиболее полно объясняет все эти явления.

КЛОНАЛЬНО-СЕЛЕКЦИОННАЯ ТЕОРИЯ БЕРНТА Суть этой теории заключается в следующем. В процессе эмбрио­генеза иммунокампетентная система формируется достаточно поздно, тогда когда сформированы уже основные структуры и органы организ­ма. Начало формирования иммунокомпетентной системы связано с ак­тивным размножением лимфоидных клеток, и формированием громадного множества клонов лимфоцитов. Клон - это потомство одной лимфоид­ной клетки способной образовать антитела только лишь к одному ка­кому-нибудь антигену. Но поскольку клонов много, то любому анти­гену, который в принципе может встретится в природе, в том числе и к собственным белкам, в организме существует клон лимфоцитов. И если антиген попадает в организм, соответствующий клон начинает вырабатывать против него антитела. Однако на первом этапе разви­тия (в эмбриональный период) лимфоциты не в состоянии образовы­вать антитела. Более того, тот клон лимфоцитов, который встретил свой антиген погибает. Ну а встречают свои антиген прежде всего те лимфоциты, которые способны образовывать антитела к собствен­ным белкам и тканям организма. Таким образом, когда иммунокомпе­тентная система достигает зрелости и становится способной синте­зировать антитела, то в организме нет клеток могущих синтезиро­вать антитела к собственными тканям, и есть клетки, которые могут синтезировать антитела к чему угодно остальному. В таком виде БЕРНЕТ сформулировал свою теорию примерно чет­верть века назад. В основном его положения подтвердились. Те кло­ны лимфоцитов,которые способны синтезировать антитела к собствен­ным тканям в действительности не погибают, а вытормаживаются со­ответствующими клонами Т-ЛИМФОЦИТОВ СУПРЕССОРОВ. То обстоятельст­во, что они не погибают, создает предпосылки для развития иммуно­логических реакций по отношению к собственными тканям, так назы­ваемых аутоиммунных процессов. Эти аутоиммуные процессы возникают в том случае, если активность клеток СУПРЕССОРОВ оказывается не­достаточной.

Вопросы к занятию.

1. Общая характеристика клеток, синтезирующих иммуноглобулины.

2. Строение мономера иммуноглобулинов.

3. Структурно-функциональные особенности иммуноглобулинов различных классов.

4. Понятия валентности, аффинности,авидности антитела.

Плазматические клетки. Еще находясь на стадии плазмобластов, будущие продуценты антител покидают лимфатические узлы и селезенку. В конечном счете, большинство этих клеток попадает в костный мозг (40–45%) и слизистые оболочки, преимущественно кишечника (33–35%). Во вторичных лимфоидных органах остается меньше 25% антителообразующих клеток (7–8% в селезенке и 15–17% в лимфатических узлах). В слизистых оболочках плазмоциты локализуются в lamina propria и подслизистом слое, в коже - в дерме. Зрелые плазматические клетки полностью утрачивают подвижность, а также способность реагировать практически на все внешние стимулы. Это обусловлено потерей характерных для В-клеток мембранных молекул - иммуноглобулинов и других компонентов BCR, молекул MHC, костимулирующих молекул. Наиболее характерный мембранный маркер плазмоцитов - белок синдикан (CD138), участвующий во взаимодействии плазматических и стромальных клеток.

Плазматические клетки имеют большой размер (20 мкм и более). Для ядра этих клеток характерна периферическая конденсация хроматина. Цитоплазма характеризуется большим объемом, базофилией и сильно развитым аппаратом синтеза белка (разветвленный эндоплазматический ретикулум, рибосомы, аппарат Гольджи). Цитоплазма имеет максимальный объем на стадии незрелой плазматической клетки, которая еще сохраняет способность к делению. Зрелые плазмоциты представляют собой образец высокоспециализированных клеток. До 50% матричной РНК в зрелых плазматических клетках кодирует иммуноглобулин, на долю которого приходится около 30% синтезируемого белка. Каждая плазматическая клетка синтезирует и секретирует антитела одного изотипа, аллотипа, идиотипа и одной специфичности.

Антитела относятся к γ-глобулиновой фракции белков сыворотки крови. На долю γ-глобулинов приходится 15-25 % белково­го содержания сыворотки крови, что составляет примерно 10-20 г/л. Поэтому антитела получили название иммуноглобулинов , и их обозначают символом Ig . Следовательно, антитела - это γ-глобулииы , вырабатыва­ емые в ответ на введение антигена, способ­ ные специфически связываться с антигеном и участвовать во многих иммунологических реакциях .

Антитела синтезируются В-лимфоцитами и их потомками - плазматическими клетками.

Иммуноглобулины существуют :

в циркули­рующей форме,

в виде рецепторных молекул на иммунокомпетентных клетках

миеломных белков.

Циркулирующие антитела под­разделяются на сывороточные и секреторные. К антителам могут быть также отнесены белки Бенс-Джонса, которые являются фрагмента­ми молекулы Ig (его легкая цепь) и синтезиру­ются в избытке при миеломной болезни.

Молекулярное строение антител

Иммуноглобулины являются гликопроте идами.

Молекулы Ig, несмотря на их видимое раз­нообразие, имеют универсальное строение .

две тяжелые цепи

две легкие .

Обозначают их как Н- (от англ. heavy - тя­желый) и L- (от англ. light - легкий) цепи.

Тяжелые и легкие цепи связаны между собой попарно дисульфидными связями (- S - S -).

Между тяжелыми цепями также есть дисульфидная связь. Это так называемый «шар­ нирный» участок . Такой тип межпептидно­го соединения придает структуре молекулы динамичность - он позволяет легко менять конформацию в зависимости от окружающих. Шарнирный участок ответствен за взаимодействие с первым компонентом комплемента (С1) и активацию его по классическому пути.

Легкие цепи бывают 2 типов : (каппа и лямбда).

Тяжелых цепей известно 5 типов : (альфа, гамма, мю, эпсилон и де­льта), - которые имеют также и внутреннее подразделение.

Домены различаются по постоянству ами­нокислотного состава. Выделяют С-домены (от англ. constant - постоянный), с неизменной, или постоянной, структурой полипептидной цепи, и V -домены (от англ. variable - измен­чивый), с переменной структурой .

В составе легкой цепи есть по одному V- и С-домену, а в тяжелой - один V- и 3-4 С-домена.

Вариабельные домены легкой и тяжелой цепи совместно образуют участок, который специфически связывается с антигеном. Это антигенсвязывающий центр молекулы Ig или паратоп – Fab -фрагмент.

Fc (от англ. «фрагмент кристаллизующийся»)- фрагмент. Он от­ветствен за связывание с рецепторами на мем бране клеток макроорганизма (Fc -рецепторы) и некоторыми микробными суперантигенами (например, белком А стафилококка).

Помимо вышеописанных, в структуре моле­кул Ig обнаруживают дополнительные поли­пептидные цепи. Так, полимерные молекулы IgM и IgA содержат J -пептид (от англ. join - соединяю). Он объединяет отдельные мономе­ры в единое макромолекулярное образование и обеспечивает превращение полимерного Ig в секреторную форму.

Молекулы секреторных Ig в отличие от сы­вороточных обладают особым S -пептидом (от англ. secret - секрет). Это так называемый секреторный компонент. Секреторный компонент - продукт деградации рецептора эпителиальной клетки к J-пептиду. Он обеспечивает перенос молекулы Ig через эпителиальную клетку в просвет ор­гана (трансцитоз) и предохраняет ее в секрете слизистых от ферментативного расщепления.

Структурно-функциональные особенности иммуноглобулинов различных классов

В зависимости от особенностей молекулярно­го строения тяжелой цепи (т. е. наличия изото­пических, или групповых антигенных детерминант) различают 5 классов , или изотипов Ig .

а-типа, относят к изотипу А (сокращенно IgA);

IgD обладает δ-цепью,

IgE- ε-цепью,

IgG- γ-цепью

IgM - μ-цепью.

Соответственно осо­бенностям строения подтипов тяжелых цепей различают и подклассы Ig.

В структуре молекул Ig разных классов про­слеживается общая закономерность - все они построены из одних и тех же элементов, которые были описаны. Однако для каждого изотипа характерны свои осо­бенности. В частности, IgD , IgE и IgG имеют мономерное строение , IgM - практически всегда является пентамером , а молекула IgA может быть моно-, ди- и тримером.

Иммуноглобулин класса G . Изотип G состав­ляет основную массу Ig сыворотки крови. На его долю приходится 70-80 % всех сывороточ­ных Ig, при этом 50 % содержится в тканевой жидкости. Среднее содержание IgG в сыворот­ке крови здорового взрослого человека 12 г/л. Этот уровень достигается к 7-10-летнему воз­расту. Период полураспада IgG - 21 день.

IgG - мономер, имеет 2 антигенсвязы вающих центра (может одновременно свя­зать 2 молекулы антигена, следовательно, его валентность равна 2), молекулярную массу около 160 кДа и константу седиментации 7S. Различают подтипы Gl , G 2, G 3 и G 4 .

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами (В у) и плазматическими клетками. Хорошо опре­деляется в сыворотке крови на пике первич­ного и при вторичном иммунном ответе.

Обладает высокой аффинностью .

IgGl и IgG 3 связывают комплемент , причем G3 ак­тивнее, чем Gl.

IgG 4, подобно IgE , обладает цитофильностью (тропностью, или сродс­твом, к тучным клеткам и базофилам) и участ­вует в развитии аллергической реакции I типа. В иммунодиагностических реакциях IgG может проявлять себя как не­полное антитело.

Легко проходит через плацентарный барь­ ер и обеспечивает гуморальный иммунитет новорожденного в первые 3-4 месяца жизни. Способен также выделяться в секрет слизис­тых, в том числе в молоко путем диффузии.

IgG обеспечивает:

Иммуноглобулин класса М. Наиболее круп­ная молекула из всех Ig. Это пентамер, кото­рый имеет 10 антигенсвязывающих центров, т. е. его валентность равна 10 . Молекулярная масса его около 900 кДа, константа седи­ментации 19S. Различают подтипы Ml и М2 . .Тяжелые цепи молекулы IgM в отличие от других изотипов построены из 5 доменов. Период полураспада IgM - 5 дней.

На его долю приходится около 5-10 % всех сывороточных Ig. Среднее содержание IgM в сыворотке крови здорового взрослого человека составляет около 1 г/л. Этот уровень у человека достигается уже к 2-4-летнему возрасту.

IgM филогенетически - наиболее древний иммуноглобулин. Синтезируется предшест­венниками и зрелыми В-лимфоцитами (В ц). Образуется в начале первичного иммунного ответа, также первым начинает синтезиро­ваться в организме новорожденного - опре­деляется уже на 20-й неделе внутриутробного развития.

Обладает высокой авидностью , наиболее эффективный активатор комплемента по клас­ сическому пути . Участвует в формировании сывороточного и секреторного гуморального иммунитета. Являясь полимерной молекулой, содержащей J-цепь, может образовывать сек­реторную форму и выделяться в секрет сли­зистых, в том числе в молоко Большая часть нормальных антител и I изоагглютининов относится к IgM.

Не проходит через плаценту. Обнаружение специфических антител изотипа М в сыворотке крови новорожденного указывает на бывшую внутриутробную инфекцию или дефект плаценты.

IgM обеспечивает:

нейтрализацию,

опсонизацию маркирование антигена,

осуществляет запуск комплемент-опосредованного цитолиза

антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности.

Иммуноглобулин класса А. Существует в сывороточной и секреторной формах. Около 60 % I всех IgA содержится в секретах слизистых. Сывороточный IgA : На его долю приходится около 10-15 % всех сывороточных Ig. В сыворотке крови здорового взрослого человека содержится около 2,5 г/л IgA, максимум достигается к 10-летнему возрасту. Период полураспада IgA - 6 дней.

IgA - мономер , имеет 2 антигенсвязывающих центра (т. е. 2-валентный), молекуляр­ную массу около 170 кДа и константу седи­ментации 7S. Различают подтипы А1 и А2 .

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами (В а) и плазматическими клетками. Хорошо опре­деляется в сыворотке крови на пике первич­ного и при вторичном иммунном ответе.

Обладает высокой аффинностью . Может быть неполным антителом. Не связывает комплемент .

Не проходит через плацентар­ ный барьер.

IgA обеспечивает :

нейтрализацию,

опсонизацию

маркирование антигена,

осуществля­ет запуск антителозависимой клеточно-опос-редованной цитотоксичности.

Секреторный IgA : В отличие от сывороточ­ного, секреторный IgA (slgA) существует в полимерной форме в виде ди- или тримера (4- или 6-валентный) и содержит J- и S-nenтиды. Молекулярная масса 350 кДа и выше, константа седиментации 13S и выше.

Синтезируется В а -лимфоцитами и их по­томками - плазматическими клетками со­ответствующей специализации только в пре­делах слизистых и выделяется в их секреты. Объем продукции может достигать 5 г в сутки. Пул slgA считается самым многочисленным в организме - его количество превышает суммарное содержание IgM и IgG. В сыворотке крови slgA не обнаруживается.

Формирование молекулы slgA происходит при прохождении через эпителиальную клетку, где он присоединяется к секреторному компо­ненту. На базальной и латеральной поверхности эпителиальная клетка несет рецептор к J-цепи полимерной молекулы Ig (JR). Образующийся после взаимодействия этого рецептора с поли­мерной молекулой IgA комплекс эндоцитиру-ется клеткой в виде везикулы. Затем везикула переносится к апикальной поверхности эпите-лиоцита, где JR подвергается ферментативному расщеплению. В итоге IgA высвобождается в слизистый секрет просвета органа уже в секре­торной форме - оставшийся прикрепленным к молекуле Ig фрагмент JR является S-цепью.

Секреторная форма IgA - основной фак­тор специфического гуморального местного иммунитета слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы и респираторного тракта. Благодаря S-цепи он устойчив к действию протеаз. slgA не активи­рует комплемент, но эффективно связывается с антигенами и нейтрализует их. Он препятс­ твует адгезии микробов на эпителиальных клетках и генерализации инфекции в преде­ лах слизистых.

Иммуноглобулин класса Е. Называют так­ же реагином . Содержание в сыворотке крови крайне невысоко - примерно 0,00025 г/л. Обнаружение требует применения специаль­ных высокочувствительных методов диагнос­тики. Молекулярная масса - около 190 кДа, константа седиментации - примерно 8S, мо­номер. На его долю приходится около 0,002 % всех циркулирующих Ig. Этот уровень дости­гается к 10-15 годам жизни.

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами (В е) и плазматическими клетками преиму­щественно в лимфоидной ткани бронхолегочного дерева и ЖКТ.

Не связывает комплемент .

Не проходит че­ рез плацентарный барьер.

Обладает выражен­ной цитофильностыо - тропностыо к тучным клеткам и базофилам. Участвует в развитии гиперчувствительности немедленного типа - реакция I типа .

Иммуноглобулин класса D . Сведений об Ig данного изотипа не так много. Практически полностью содержится в сыворотке крови в концентрации около 0,03 г/л (около 0,2 % от общего числа циркулирующих Ig). IgD имеет молекулярную массу 160 кДа и константу се­диментации 7S, мономер.

Не связывает комплемент. Не проходит че­рез плацентарный барьер. Является рецепто­ром предшественников В-лимфоцитов.

Рецепторные иммуноглобулины. Рецепторные, или мембраные Ig, локализуются на цитоп лазматической мембране В-лимфоцитов. Выполняют функции антигенспецифических рецепторов. Рецепторные Ig имеют те же изотип и специфичность, что и синтезируемые в межклеточную среду антитела. Структурное отличие от секретируемых антител заключа­ется в особом, дополнительном М-пептиде , благодаря которому молекула рецепторного Ig фиксируется в цитоплазматической мембране иммунокомпетентной клетки.

Нормальные антитела. В сыворотке кро­ви человека всегда определяется базальный уровень иммуноглобулинов, которые получи­ли название нормальных, или естественных, антител. К нормальным антителам относят изогемагглютинины - антитела различной аффинности и специфичности направленные против эритроцитарных антигенов групп кро­ви (система АВО), а также против бактерий кишечной группы, кокков и некоторых ви­русов. Эти антитела постоянно образуются в организме без явной антигенной стимуляции. С одной стороны, они отражают готовность макроорганизма к иммунному реагированию, а с другой - могут свидетельствовать об отда­ленном контакте с антигеном.

Моноклональные антитела. Каждый В-лимфоцит и его потомки, образовавшиеся в ре­зультате пролиферации (т. е. клон), способны синтезировать антитела с паратопом строго определенной специфичности. Такие антитела получили название моноклональных. В природ­ных условиях макроорганизма получить моно­клональные антитела практически невозмож­но. Дело в том, что на одну и ту же антигенную детерминанту одновременно реагируют до 100 различных клонов В-лимфоцитов, незначи­тельно различающихся антигенной специфич­ностью рецепторов и, естественно, аффиннос­тью. Поэтому в результате иммунизации даже

монодетерминантным антигеном мы всегда получаем поликлональные антитела.

Принципиально получение моноклональ­ных антител выполнимо, если провести пред­варительную селекцию антителопродуцирую-щих клеток и их клонирование (т. е. выделение отдельных клонов в чистые культуры). Однако задача осложняется тем, что В-лимфоциты, как и другие эукариотические клетки, имеют ограниченную продолжительность жизни и число возможных митотических делений.

Проблема получения моноклональных ан­тител была успешно решена Д. Келлером и Ц. Мильштейном (1975). Авторы получили гибридные клетки путем слияния иммун­ных В-лимфоцитов с миеломной (опухоле­вой) клеткой. Полученные гибриды обладали специфическими свойствами антителопро-дуцента и «бессмертием» раковотрансфор-мированной клетки. Такой вид клеток полу­чил название гибридом. Гибридома хорошо размножается в искусственных питательных средах и в организме животных и в неогра­ниченном количестве вырабатывает антите­ла. В результате дальнейшей селекции были отобраны отдельные клоны гибридных кле­ток, обладавшие наивысшей продуктивнос­тью и наибольшей аффинностью специфи­ческих антител.

Гибридомные моноклональные антитела нашли широкое применение при создании диагностических и лечебных иммунобиоло­гических препаратов.

Полные и неполные антитела.

Среди мно­гообразия Ig выделяют:

1. неполные антитела.

Деление основано на способности образовывать в реакции агглютинации или преципитации ( in vitro ) хорошо различимую глазом макромолекулярную структуру гига­нтского иммунного комплекса. Таким свойс­твом обладают полные антитела . К ним отно­сятся полимерные молекулы Ig (изотип М), а также некоторые IgA и IgG.

Неполные антитела лишены такой способ­ности, несмотря на то что они специфически связываются с антигеном. В связи с этим их еще называют непреципитирующими или блокирующими антителами. Причиной этого явления может быть экранирование одного из антигенсвязывающих центров мономерной молекулы Ig, а также недостаточное число или малая доступность антигенных детерми­нант на молекуле антигена. Выявить непол­ные антитела можно при помощи реакции Кумбса - путем использования «вторых», ан- тииммуноглобулиновых антител.

Другие виды антител. Помимо вышеприве­денных различают тепловые и холодовые ан­ титела. Первые взаимодействуют с антигеном при температуре +37 °С. Для вторых наиболь­шая эффективность связывания проявляется в диапазоне +4... -10 °С. Понижение темпе­ратуры реакционной смеси позволяет в ряде случаев (например, при отсутствии специфи­ческого антигена) ограничить низкоаффин­ные взаимодействия и повысить специфич­ность реакции.

По способности активировать комплемент (классический путь) антитела подразделяют­ся на комплементсвязывающие (IgM, IgGl и IgG3) и комплементнесвязывающие.

В последние годы открыт вид антител, ко­торые выполняют функции катализаторов биохимических процессов - обладают протеазной или нуклеазной активностью. Это реликтовые свойства антител. Такие антитела получили название абзимы .

Большим достижением молекулярной био­логии в области иммунологии, помимо гибри­дом, явилось получение белков со свойствами антител - это одноцепочечные антитела, би­функциональные антитела и иммунотокси-ны. Они синтезируются живыми биологичес­кими системами. Одноцепочечные антитела представляют собой фрагмент вариабельного домена Ig, который обладает определенной специфичностью и аффинностью и спосо­бен к блокирующему действию. Размер такой молекулы очень мал и практически не об­ладает иммуногенностью. Бифункциональные антитела имеют антигенсвязывающие цен­тры разной специфичности, т. е. направле­ны к различным антигенным детерминантам. Иммунотоксины представляют собой гибрид молекулы иммуноглобулина и токсина. Они способны направленно доставить молекулу токсина к клетке-мишени, убить ее или нару­шить в ней метаболические процессы.

Иммунотоксины и бифункциональные ан­титела имеют большое будущее. В перспективе их будут использовать для иммунодиагнос­тики, а также профилактики и лечения ин­фекционных, онкологических, аллергических и других заболеваний.

Механизм взаимодействия антитела с антигеном

В процессе взаимодействия с антигеном принимает участие не вся молекула Ig, а лишь ее ограниченный участок - антигенсвязывающий центр, или паратоп, который локали­зован в Fab -фрагменте молекулы Ig. Co своей стороны, антитело взаимодействует не со всей молекулой антигена сразу, а лишь с ее анти­генной детерминантой.

Антитела отличает специфичность взаимо­действия, т. е. способность связываться со строго определенной антигенной детерминантой. Наиболее доступные для взаимодейс­твия эпитопы располагаются на поверхности молекулы антигена.

Связь антигена с антителом осуществляет­ся за счет слабых взаимодействий (ван-дерваальсовы силы, водородные связи, элект­ростатические взаимодействия) в пределах антигенсвязывающего центра. Такая связь от­личается неустойчивостью - образовавшийся иммунный комплекс (ИК) может легко диссо­циировать на составляющие его компоненты. Поэтому взаимодействие антигена и антитела может быть представлено в виде уравнения:

[АГ] + [ AT ] « [ИК].

Продолжительность существования иммун­ного комплекса определяется целым рядом факторов. При этом важное значение имеют особенности антитела, антигена и условия, в которых происходит их взаимодействие.

К особенностям антитела следует отнести его аффинность и авидность.

Аффинность - сила специфического взаи­модействия антитела с антигеном (или энер­гия их связи). Эта характеристика зависит от степени стерического, или пространственно­го, соответствия (комплементарности) струк­туры антигенсвязывающего центра и анти­генной детерминанты. Чем выше их комплементарность, т. е. чем больше они подходят друг другу, тем больше образуется межмоле­кулярных связей и тем выше будет устойчи­вость и продолжительность жизни образовав­шегося иммунного комплекса. Структурные несоответствия антигенсвязывающего цен­тра и антигенной детерминанты существен­но снижают число образующихся связей и прочность взаимодействия антитела с анти­геном. Иммунный комплекс, образованный низкоаффинными антителами, чрезвычайно неустойчив, имеет малую продолжительность существования и быстро распадается на ис­ходные компоненты.

Установлено, что в условиях макроорганиз­ма с одной и той же антигенной детерминантой способны одновременно прореагировать и образовать иммунный комплекс около 100 различных клонов антител. Все они будут отличаться структурой антигенсвязывающего центра и аффинностью.

Аффинность антител существенно меняется в процессе иммунного ответа в связи с селекцией наиболее спе­цифичных клонов В-лимфоцитов. Наименее аффинными считаются нормальные антите­ла. По расчетам, общее число различных антигенспецифических клонов В-лимфоцитов достигает 10 6 -10 7 .

Под термином «авидность» понимают про­чность связывания антитела и антигена. Эта характеристика определяется аффинностью Ig и числом антигенсвязывающих центров. При равной степени аффинности наибольшей авид-ностью обладают антитела класса М, так как они имеют 10 антигенсвязывающих центров.

Особенности антигена также влияют на эф­фективность его взаимодействия с антите­лом. Так, важное значение имеют стерическая (пространственная) доступность антигенной детерминанты для антигенсвязывающего центра молекулы Ig и число эпитопов в соста­ве молекулы антигена.

Эффективность взаимодействия антитела с антигеном существенно зависит от усло­ вий, в которых происходит реакция, и прежде всего от рН среды, осмотической плотности, солевого состава и температуры среды. Оптимальными для реакции антиген-ан­титело являются физиологические условия внутренней среды макроорганизма: близкая к нейтральной реакция среды, присутствие фосфат-, карбонат-, хлорид- и ацетат-ионов, осмолярность физиологического раствора (концентрация раствора 0,15 М), а также тем­пература (36-37 °С).

Свойства антител

Благодаря уникальной способности спе­цифически связываться с антигенными де­терминантами, антитела выполняют в орга­низме ряд важнейших функций, как форма иммунного реагирования и фактор регуляции иммунореактивности. При этом необходимо дифференцировать эффекты специфическо­го, высокоаффинного взаимодействия и не­специфического, низкоаффинного.

В результате специфического взаимодейс­ твия эпитопа молекулы антигена с паратопом молекулы антитела может образоваться устойчивый иммунный комплекс с продол­жительностью жизни, достаточной для про явления эффекторных свойств молекулы им­ муноглобулина.

Эффекторная функция антител

Это означает, что благодаря своим уникальным способностям антитела могут оказывать прямое или опосредованное воздействие на молекулы антигена:

нейтрали­зовать или маркировать антиген,

вызвать его деструкцию или элиминацию.

К прямым эффектам антител относится нейтрализация. Она достигается путем связы­вания и блокирования паратопом иммуног­лобулина активного центра биологически ак­тивной молекулы, например, токсина, рецеп­тора, лекарственного препарата и пр. Эффект имеет обратимый характер в случае распада иммунного комплекса и требует подключения других механизмов иммунной защиты (фаго­цитоз, лизис). На принципе нейтрализации основан механизм действия антитоксических, противовирусных и многих других лечебных иммунных сывороток.

Энзиматическое действие антител также относится к прямым эффектам. Они связаны со стабильной областью V-домена L-цепи. Благодаря реликтовой протеазной или нуклеазной, имму­ноглобулины способны вызывать деструкцию молекулы антигена (например, расщепление отдельных пептидов или ДНК).

В большинстве случаев взаимодействие ан­тител с антигеном в организме не влечет за собой непосредственно нейтрализацию био­логического действия последнего, а также его разрушение или утилизацию. Прочно связы­ваясь с эпиопом, антитела «маркируют» моле­кулу антигена - обозначают его как мишень для факторов элиминации или деструкции (фагоцитоз, лизис).