Антигены

Антигенами называют чужеродные для организма вещества коллоидной структуры, которые при попадании в его внутреннюю среду способны вызывать ответную специфическую иммунологическую реакцию, проявляющуюся, в частности, в образовании специфических антител, появлении сенсибилизированных лимфоцитов или в возникновении состояния толерантности к этому веществу.

Таблица 12

Показатели основных гуморальных факторов здоровых людей

Вещества, являющиеся антигенами, должны быть чужеродны для организма, макромолекулярны, находиться в коллоидном состоянии, поступать в организм парентерально, т.е. минуя желудочно-кишечный тракт, в котором обычно происходит расщепление вещества и потеря его чужеродности. Под чужеродностью антигенов следует понимать определенную степень химического различия между антигеном и макромолекулами организма, во внутреннюю среду которого, но попадает.

Простые элементы (железо, медь, сера и др.), простые и сложные неорганические соединения (кислоты, соли и др.), а также простые органические молекулы, такие как моносахара, дисахара, аминокислоты не являются антигенами. Биосинтез этих молекул заканчивается построением химически однотипных молекул независимо от того, в животной, растительной или микробной клетке он осуществляется, т.е. эти вещества специфичностью не обладают, специфичность проявляется на более высоком уровне организации биологических макромолекул. Так, аминокислоты, соединенные в полимерную цепь, приобретают антигенность, если в эту цепь входит более 8 аминокислот. Термином «антигенность» обычно обозначают не только способность чужеродного вещества индуцировать образование антител в организме, но и вступать с ними в специфическую связь.

Антигенные свойства связаны с величиной молекулярной массы макромолекулы – она должна быть не менее 10 тыс. дальтон. Чем выше молекулярная масса вещества, тем выше его антигенность. Вместе с тем неверно считать, что высокая молекулярная масса является обязательным свойством антигена. Так, глюкогон (гормон поджелудочной железы, мм 3800) вазопрессин – ангиотензин (мм 1000) также обладают антигенными свойствами.

Принято различать полноценные антигены, неполноценные антигены (гаптены) и полугаптены. Полноценными антигенами называют такие, которые вызывают образование антител или сенсибилизацию лимфоцитов и способны реагировать с ними как в организме, так и в лабораторных реакциях. Свойствами полноценных антигенов обладают белки, полисахариды, высокомолекулярные нуклеиновые кислоты и комплексные соединения этих веществ.

Неполноценные антигены, или гаптены, сами по себе не способны вызывать образование антител или сенсибилизацию лимфоцитов. Это свойство появляется лишь при добавлении к ним полноценных антигенов («проводников»), а среди образующихся антител или сенсибилизированных лимфоцитов часть специфична к «проводнику», а часть – к гаптену, с которым они и могут реагировать как in vivo, так и in vitro.

Полугаптенами называют сравнительно простые вещества, которые при поступлении во внутреннюю среду организма могут химически соединяться с белками этого организма и придавать им свойства антигенов. К этим веществам могут принадлежать и некоторые лекарственные препараты (йод, бром, антипирин и др.).

Молекула антигена состоит из двух неравных частей. Активная (малая часть) с молекулярной массой около 350-1000 дальтон носит название антигенной детерминанты (эпитоп) и определяет антигенную специфичность. Антигенные детерминанты расположены в тех местах молекулы антигена, которые находятся в наибольшей связи с микроокружением. В белковой молекуле, например, они могут располагаться не только на концах полипептидной цепи, но и в других ее частях. Антигенные детерминанты содержат в своем составе по крайней мере три аминокислоты с жесткой структурой (тирозин, триптофан, фенилаланин). Специфичность антигена связана также с порядком чередования аминокислот полипептидной цепи и комбинацией их положений по отношению друг к другу. Примерно на каждые 5000 дальтон относительной молекулярной массы молекулы антигена приходится одна антигенная детерминанта (эпитоп). Количество антигенных детерминант у молекулы антигена определяет его валентность. Она тем выше, чем больше относительная молекулярная масса молекулы антигена. Так, у дифтерийного токсина 8 валентностей, гемоцианина – 231 и т.д.

Остальная (неактивная) часть молекулы антигена, как полагают, играет роль носителя детерминанты и способствует проникновению антигена во внутреннюю среду организма, его пиноцитозу или фагоцитозу, клеточной реакции на проникновение антигена, образование медиаторов межклеточного взаимодействия в иммунном ответе (Т-лимфоциты имеют рецепторы к носителю, В- к антигенной детерминанте). Антигенные детерминанты некоторых антигенов получены искусственным путем. Их введение в организм животных без носителя, против ожидания, приводит к низкому иммунному ответу. В настоящее время ведутся разработки по созданию синтетических носителей для синтетических антигенных детерминант.

Для проявления антигенности большое значение имеет путь введения антигена в организм и его доза. Для большинства антигенов бактерий и вирусов наиболее результативно внутрикожное и подкожное введение их. Оба пути значительно эффективнее внутримышечного или внутривенного. Энтеральный путь поступления для многих антигенов малоэффективен. Передозировка медленно выводящихся антигенов может вызвать иммунологический паралич. Введение антигена в эмбрион приводит к возникновению толерантности после рождения животного. В зависимости от пути поступления наблюдается преимущественное накопление антигена в том или ином органе: при внутривенном – в селезенке, костном мозге, печени; при подкожном – в регионарных лимфатических узлах. В клетке организма антигены поступают в результате фаго- или пиноцитоза. Сохранение антигена в организме зависит при прочих равных условиях от размеров и химической структуры его молекул. Наиболее длительное пребывание его в организме (несколько сот дней) наблюдается при соединении антигена с веществом, имеющим длительный период полураспада. Выделяется антиген из организма, в основном, с мочой и (меньше) с фекалиями.

Белки и углеводы крови и внутренних органов обычно не антигенны для организма, в котором они синтезируются, и в то же время антигенны для других особей того же вида (изоантигены). Эта закономерность не распространяется на так называемые забарьерные органы, т.е. органы, отделенные от кровотока особым барьером (гематоэнцефалический, гематотестикулярный и др.), белки которых в норме не поступают в кровь и являются антигенами для собственного организма. В число таких органов входят мозг, хрусталик глаза, паращитовидные железы, семенник.

Различные микробы в связи со сложностью их структуры и химического состава содержат различные антигены: белки (полноценные антигены), углеводы, липоидные соединения (гаптены) и их комплексы.

Соответственно анатомическим структурам бактериальной клетки различают Н-антигены (жгутиковые, если бактерия их имеет), К-антигены (поверхностные, антигены клеточной стенки – полисахариды, липополисахариды, белки), О-антигены (соматический, внутриклеточные – белки, нуклеопротеины, ферменты бактерий), антигены экскретируемые бактериями в окружающую их среду (белки-экзотоксины, полисахариды капсул).

Среди многочисленных антигенов микробной клетки различают такие, которые присущи только данному типу микробов (типовые антигены), данному виду (видовые антигены), а также общие для группы (семейства) микроорганизмов (групповые антигены). Такие антигены извлекают из дезинтегрированных микробов, иммунизируют ими животных и получают, соответственно типовые, видовые, групповые антисыворотки. Такие сыворотки применяют с целью идентификации выделенных из организма больного (или окружающей среды) неизвестных бактерий, определяя не только вид, но и серотип внутри вида.

Таким образом, бактериальная клетка (как и микроорганизмы других царств микробов – вирусы, простейшие, грибки) представляют собой сложный комплекс многочисленных антигенов. При ее попадании во внутреннюю среду макроорганизма на многие из этих антигенов будут образовываться свои специфические антитела. Одни антигены индуцируют образование едва заметного количества антител (титр), другие – быстрое и значительное антителообразование. Соответственно этому различают «слабые» и «сильные» антигены.

Не все антигены бактериальной клетки в равной степени участвуют в индукции невосприимчивости (иммунитета) к повторному попаданию в макроорганизм патогенных микробов того же вида. Способность антигена индуцировать иммунитет называют иммуногенностью, а такой антиген – иммуногеном. Установлено также, что определенные антигены некоторых микроорганизмов могут вызывать развитие различных типов гиперчувствительности (аллергии). Такие антигены называют аллергенами.

Антигены бактериальных клеток получают двумя путями: препаративным – выделением клеточных структур после дезинтеграции микробов (физический метод) или извлечением антигенных фракций химическими веществами (химический метод).