Механизм образования антител. Образование антител


Механизм образования антител

Вначале в термин антитело (antikorper) не вкладывалось какого-то определенного смысла. Этим словом обозначали любое начало, присутствовавшее в иммунной сыворотке и способное нейтрализовать токсины и патогенные бактерии. Однако возможность пассивного переноса иммунитета с помощью сыворотки показала, что антитела должны быть особым веществом, которое каким-то образом возникает в иммунизированном организме. Механизм их образования сразу же явился предметом для теоретических построений и исследований. Вначале возникла вполне правдоподобная версия, что информацию, определяющую специфичность антител, несет сам антиген, который каким-то образом включается в молекулу антитела и придает ей способность специфически реагировать с другими молекулами антигена, имеющими сходное строение. Эта теория не смогла просуществовать долго, потому что уже ранние количественные исследования показали, что в организме образуется значительно больше антител, чем это может быть обусловлено количеством введенного антигена, а сам процесс образования антител, единожды начавшись, продолжается без дополнительных инъекций антигена. И наконец, в 1897 г. Пауль Эрлих (Paul Ehrlich) предложил всеобъемлющую теорию образования антител, которая сначала была дополнением к его выдающимся работам по количественному определению дифтерийного токсина и антитоксина, а затем была детально разработана самим Эрлихом и его учениками.

Механизм образования антител

Согласно одной из гипотез, любой антиген включает по меньшей мере два компонента: высокомолекулярное вещество коллоидальной природы - нативный белок и так называемую детерминантную группу, определяющую его специфичность. Детерминантной группой являются расположенные на поверхности коллоидного белка (глобулы) аминокислоты и полисахариды. Специфичность антигенов определяется не только качеством и количеством детерминантных групп, но и пространственным их расположением. Попадая в организм, антиген играет роль матрицы, которая служит для образования многочисленных "негативных отпечатков" на образующихся молекулах глобулина - антител. Антитела появляются как своеобразные продукты синтеза глобулинов, видоизмененных под влиянием антигена. Молекула такого глобулина отличается от молекулы нормального особой конфигурацией некоторых участков своей поверхности.

Физико-химическое обоснование этого взгляда на образование антител дано в исследованиях Полинга. Согласно его гипотезе, глобулины сыворотки, из которых образуются антитела, состоят из основной устойчивой цепи полипептидов с полуустойчивыми концами из аминокислот. В присутствии антигена эти концы под влиянием полярных групп его детерминанты меняют свою конфигурацию в соответствии с пространственным расположением этих групп на поверхности антигена и являются как бы его стереохимическим отображением. Соединение антигена с антителом происходит вследствие взаимного притяжения их полярных групп, несущих противоположные заряды (рис. 1).

формирование молекулы антитела

Рис. 1. Схематическое изображение формирования молекулы антитела. АС и А1С1 - полуустойчивые концы из аминокислот; В - устойчивая полипептидная цепь

Основная идея этой гипотезы признается многими учеными. Она объясняет специфичность антигенов и антител и возможный механизм их взаимодействия, хотя и не в состоянии объяснить многообразие совершающихся при этом процессов, в частности быстроту нарастания титра антител после инъекции антигена.

Согласно другой, клонально-селективной гипотезе образования антител (Бэрнет), информация для образования антител находится внутри клеток и является частью их генетической структуры. Клетки, продуцирующие антитела, входят в клоны, возникающие в эмбриональном периоде в результате частых соматических мутаций. Воздействуя на клетки подходящего клона, антиген не только вызывает выработку ими антител, но и стимулирует размножение клеток данного клона, осуществляя таким образом отбор специфически реагирующих клеток. В таком случае легче понять образование антител и после исчезновения из организма антигена, а также быстрое и усиленное образование антител при вторичном введении антигена, так как в организме становится больше клеток, способных продуцировать специфические антитела. Однако прямых доказательств в пользу этого взгляда на механизм образования антител пока еще нет.

Способность к образованию антител появляется во внутриутробном периоде у 20-недельного эмбриона; после рождения начинается собственная продукция иммуноглобулинов, которая увеличивается до наступления зрелого возраста и несколько снижается к старости. Динамика образования антител имеет различный характер в зависимости от силы антигенного воздействия (дозы антигена), частоты воздействия антигена, состояния организма и его иммунной системы. При первичном и повторном введении антигена динамика антителообразования также различна и протекает в несколько стадий. Выделяют латентную, логарифмическую, стационарную фазу и фазу снижения.

В латентной фазе происходят переработка и представление антигена иммунокомпетентным клеткам, размножение клона клеток, специализированного на выработку антител к данному антигену, начинается синтез антител. В этот период антитела в крови не обнаруживаются.

Во время логарифмической фазы синтезированные антитела высвобождаются из плазмоцитов и поступают в лимфу и кровь.

В стационарной фазе количество антител достигает максимума и стабилизируется, затем наступает фаза снижения уровня антител. При первичном введении антигена (первичный иммунный ответ) латентная фаза составляет 3—5 сут, логарифмическая — 7— 15 сут, стационарная — 15—30 сут и фаза снижения — 1—6 мес. и более. Особенностью первичного иммунного ответа является то, что первоначально синтезируется IgM, а затем IgG.

В отличие от первичного иммунного ответа при вторичном введении антигена (вторичный иммунный ответ) латентный период укорочен до нескольких часов или 1—2 сут, логарифмическая фаза характеризуется быстрым нарастанием и значительно более высоким уровнем антител, который в последующих фазах длительно удерживается и медленно, иногда в течение нескольких лет, снижается. При вторичном иммунном ответе в отличие от первичного синтезируются главным образом IgG.

Такое различие динамики антителообразования при первичном и вторичном иммунном ответе объясняется тем, что после первичного введения антигена в иммунной системе формируется клон лимфоцитов, несущих иммунологическую память о данном антигене. После повторной встречи с этим же антигеном клон лимфоцитов с иммунологической памятью быстро размножается и интенсивно включает процесс антителогенеза.

Очень быстрое и энергичное антителообразование при повторной встрече с антигеном используется в практических целях при необходимости получения высоких титров антител при производстве диагностических и лечебных сывороток от иммунизированных животных, а также для экстренного создания иммунитета при вакцинации.



biofile.ru

Презентация на тему: Иммуноглобулины

Антителопродуцирующие клетки синтезируют молекулы иммуноглобулинов (Ig) — группу белков с некоторыми общими

особенностями структуры.

• IgM — могут активировать систему комплемента. Аутоантитела.

Естественные антитела групп крови.

•IgA — секретируются в различные жидкости организма и

обеспечивают секреторный иммунитет (выделяются на слизистых, со слюной, слезами, секретами дыхательных путей).

•IgE — прикрепляются к специфическим рецепторам на

поверхности тучных клеток и базофилов, и, если они связываются с антигеном, из клеток начинают высвобождаться заключенные в них БАВ, вызывая аллергические явления.

• IgD — функционируют почти исключительно в качестве

мембранных рецепторов для антигена (Rh-антитела).

•IgG — проявляют разнообразные виды активности, в том числе

способность проникать через плацентарный барьер.

Отдельная В-клеткаспособна «переключать» класс синтезируемого иммуноглобулина.

Фазы образования антител

Образование антител начинается после первого попадания в организм антигена:

• фаза индукции, 7–10дней. Происходит

взаимодействие с антигеном макрофагов, Т-лимфоцитов-хелперов,их кооперация сВ-лимфоцитами,пролиферация последних с трансформацией в антителообразующие клетки;

• фаза продукции, 7–10дней (наработка

антител).

Макрофаги

•Тип клеток, непосредственно участвующих в формировании гуморального и клеточного иммунных ответов.

•Фагоциты — это макрофаги альвеолярные, перитонеальные, печени.

•Моноциты — предшественники макрофагов, а гранулоциты

— это микрофаги.

•Молекулы антигена, попадающие в лимфоидную ткань, быстро поглощаются фагоцитами, выстилающими синусы или разбросанными в лимфоидных органах. Ассоциированный с макрофагами антиген играет ключевую роль в инициации иммунного ответа, осуществляемого лимфоидными клетками.

•В отличие от Т-клетокиВ-клеток,макрофаги не имеют клональных заданных свойств и не обладают антигенной специфичностью, а действуют как неспецифические вспомогательные клетки.

Иммунодефициты

•Под иммунодефицитами (ИД) понимают поражения иммунной системы и возникающие при этом нарушения иммунной реактивности.

•При нарушениях иммунной системы может возникнуть много заболеваний. Поэтому выделена самостоятельная нозологическая единица — иммунодефицитные состояния (ИДС).

•Различают первичные иммунодефициты (ИД) и вторичные иммунодефицитные состояния (ИДС). Первичные ИД → первичная, генетически обусловленная иммунная недостаточность, врожденные ИД.

•Могут наблюдаться раздельные нарушения систем Т- и В-лимфоцитов,а также их сочетания.

ИД, связанные с изменениями в системе Т-лимфоцитов

• Составляют5–10% первичных ИД. Генетическая блокада

размножения и дифференцировки возможна на любом из этапов генеза Т-лимфоцитов.

• В генезеТ-лимфоцитоввыделяют три периода: 1)

дотимический; 2) тимический; 3)посттимический.

• В дотимическом периоде на первом этапе стволовая клетка

превращается в полустволовую лимфоидную клетку, общую для Т- и В-лимфоцитов.Если блок на этом уровне, это ведет к полному нарушению выработки Т- и В-клеток при сохраненном генезе других клеток — гранулоцитов, эритроцитов. Следствие → гибель больного в раннем детском возрасте.

• На втором этапе образуется полустволовая

клетка — предшественник Т-лимфоцитов.Блок здесь ведет к отсутствиюТ-лимфоцитовпри наличииВ-лимфоцитов.

Заболевания при нарушениях образования Т-лимфоцитов

• Первичная недостаточностьТ-клеток.

Возникает при блокаде ранних этапов образования Т-лимфоцитовили при нарушении образованияТ-хелперов(наследственное заболевание).

• Гипоплазия вилочковой железы (синдром

Ди Джорджи). В результате нарушения формирования 3 и4-гоокологлоточных жаберных карманов в эмбриональном периоде. В результате отсутствует вилочковая железа, Т- лимфоциты и выявляются дефекты лица, щитовидной и паращитовидной желез. Как следствие — нет иммунологических реакций клеточного типа, задерживается отторжение трансплантантов.

studfiles.net

Микробиология - Антитела

Антителами называют особые специфические глобулины, которые образуются в организме под влиянием антигена. Основным свойством антител является способность специфически соединяться с антигеном, который вызвал их образование, и защищать организм от действия инфекционных агентов. Антитела либо нейтрализуют, обезвреживают возбудителей инфекционных заболеваний, либо делают их чувствительными к действию других факторов, например фагоцитов или комплемента. Различают полные, или преципитирующие, антитела, которые при взаимодействии с антигеном дают видимые иммунологические реакции (агглютинации, преципитации и др.), и неполные, непреципитирующие, или блокирующие антитела, не дающие видимых реакций при соединении с антигеном. По характеру действия на микроорганизмы антитела могут быть антимикробные, антитоксические, антиклеточные. Антимикробные антитела могут склеивать микробы — агглютинины, осаждать белковые молекулы или частички микробов — преципитины, растворять бактерии — лизины, убивать бактерии без заметного изменения их формы — бактерицидные антитела. Антитела, усиливающие фагоцитоз, называют опсонинами, или бактериотропинами. Существуют также вирус- нейтрализующие антитела и иммобилизующие антитела, обездвиживающие спирохет. Антитоксические антитела обезвреживают экзотоксины бактерий.

Антиклеточные антитела дифференцируют на гемагглютинины (склеивают эритроциты), гемолизины (растворяют, лизируют эритроциты) и цитотоксины (умерщвляют клетки животных).

Аутоантитела вырабатываются организмом против собственных белков и клеток тканей и органов при изменении химической структуры последних или при освобождении антигенов из разрушившихся органов и тканей. 

Циркулирующие антитела обнаруживают в сыворотке крови и различных жидкостях организма с помощью иммунологических реакций: агглютинации, преципитации, связывания комплемента, иммунофлюоресценции и др. По-видимому, существуют антитела, связанные с поверхностью клеток (наклеточные), и даже внутриклеточные.

Естественные, или нормальные, антитела обнаруживают у человека, не болевшего данной инфекцией и не иммунизированного соответствующим антигеном. Известны три возможных механизма их образования.

Первый — наличие некоторого количества естественных антител в организме является генетически обусловленным, без всякого антигенного раздражения. Второй — нормальные антитела являются обычными иммунными антителами, образовавшимися в ответ на попадание незначительных доз микроорганизма, которые не в состоянии были вызвать заболевание. Третий — выработка нормальных антител происходит в ответ на имеющиеся общие групповые антигены пищи и микроорганизма.

Химическая природа антител. Антитела связаны с глобулиновой фракцией сывороточных белков. В альбуминах их нет. Нормальные глобулины сыворотки по степени подвижности в геле при прохождении электрического тока (электрофоретическая подвижность) делятся на три фракции: а, в, у. Антитела в значительной части связаны с у-глобулиновой фракцией, которая увеличивается при заболевании или иммунизации. При отсутствии у человека у-глобулинов (заболевание — агаммаглобулинемия) антитела не вырабатываются. Активность антител выявляется также в а- и в-глобулиновых фракциях. В настоящее время иммуноглобулины делят на 5 классов: М, G, А, Е, D, отличающихся между собой по химической структуре и биологической функции.

Иммуноглобулины G (IgG) являются самыми активными и, возможно, наиболее важными в развитии иммунитета при заболевании. Они имеют молекулярную массу 160 000, скорость осаждения 7S и содержат до 3% углеводов. В начале заболевания IgG мало, но по мере его развития количество их значительно увеличивается и они выполняют основную защитную функцию.

Иммуноглобулины М (IgM) первыми появляются при развитии плода и после начала заболевания. Молекулярная масса их 900 000. Они содержат до 10% углеводов, имеют скорость осаждения 19S. Их называют также макроглобулинами. Естественные, или нормальные, антитела являются макроглобулинами.

Иммуноглобулины A (IgA) играют важную роль в защите слизистых оболочек дыхательного и пищеварительного трактов от проникновения микробов. Они вырабатываются в плазматических клетках, расположенных преимущественно в подслизистом слое этих органов. IgA легко прикрепляются к клеткам и выделяются на поверхность слизистых оболочек.

Иммуноглобулины Е (IgE), или реагиновые антитела, описаны недавно. Реагины являются причиной возникновения многих аллергических заболеваний, в том числе сенной лихорадки и астмы.

Иммуноглобулины D (IgD) обнаружены в небольших количествах в сыворотке крови. Биологические функции их еще недостаточно ясны.

Структура иммуноглобулинов. Молекула иммуноглобулина (мономер) состоит из четырех полипептидных цепей белка: двух тяжелых с относительной молекулярной массой 60 000 и двух легких с молекулярной массой 20 000. Они составляют две пары, в каждую из которых входят одна легкая и одна тяжелая цепи (рис. 29). 

Как легкие, так и тяжелые цепи имеют постоянные участки, которые устанавливаются генотипическим наследованием. На концах каждая пара имеет переменные участки, которые меняются специфически в зависимости от антигена. Эти так называемые активные центры (группы) вступают в специфическую связь с антигеном, вызвавшим выработку антител. Активные центры антител очень малы, они занимают лишь 2% поверхности антитела. Количество таких активных центров в молекуле антител определяют обычно как их валентность. IgG имеют два активных центра, т. е. они двухвалентны. Молекула их может присоединить к себе две молекулы антигена. IgA также двухвалентны, но активные центры их расположены так близко друг к другу, что не могут соединиться с двумя молекулами антигена и поэтому лишь блокируют антиген, не давая видимого осадка (преципитата).

Форма и размеры молекул IgG и IgM были изучены в электронном микроскопе. IgG имеют форму вытянутых эллипсов с тупыми концами, IgM — форму паучка с 5 ножками.

Специфичность и многообразие антител. Эти свойства определяются последовательностью расположения аминокислот в концевых участках тяжелых и легких цепей, составляющих молекулу антитела. Пространственная конфигурация активного участка молекулы антитела похожа на мелкую полость, которая соответствует антигенной детерминанте, как ключ — отверстию замка.

Динамика образования антител. Количество и длительность сохранения антител в организме зависят от дозы, кратности и способа введения антигена. При первичном попадании антигена в организм различают две фазы: индуктивную — от момента введения антигена до появления антителообразующих клеток, и продуктивную, которая наступает к концу 1-х суток и характеризуется появлением антител. Количество антител быстро нарастает к 4-му дню и достигает максимального уровня в крови на 7—8-й день. Это количество обычно сохраняется в течение 10—15 дней, а затем, к 2—3 мес, постепенно уменьшается.При повторном введении в организм того же антигена индуктивная фаза бывает короче, а продукция антител — интенсивнее.

microbiology.ucoz.org

Кинетика образования антител после иммунизации

Первичный иммунный ответ

Первый контакт индивидуума с определенным иммуногеном называют первичной иммунизацией, а определяемый после этого ответ называют первичным иммунным ответом. Первичный гуморальный иммунный ответ может быть разделен на несколько фаз.

1. Латентная, или скрытая, фаза: после первоначального контакта с антигеном проходит достаточно большой промежуток времени, прежде чем в сыворотке начинают определяться антитела. Продолжительность этого периода обычно составляет 1 — 2 недели в зависимости от иммунизируемого вида, антигена и других факторов. Длительность латентного периода также во многом зависит от чувствительности метода, используемого для определения продукта иммунного ответа. Латентный период включает время, необходимое Т- и В-клеткам для контакта с антигеном, пролиферации и дифференцировки. В-клетки также должны секретировать антитела в количестве, достаточном, чтобы их можно было определить в сыворотке. Чем менее чувствителен метод определения антитела, тем больше антител потребуется для их выявления и тем длиннее будет определяемый латентный период.

2. Экспоненциальная фаза: во время этой фазы происходит экспоненциальный рост концентрации антител в сыворотке.

3. Состояние равновесия: во время этого периода процесс продукции и разрушения антитела находится в состоянии равновесия.

4. Фаза снижения: в конце концов, иммунный ответ начинает угасать, и концентрация антител в сыворотке быстро снижается.

При первичном иммунном ответе первым определяемым классом антител обычно является IgM, который в некоторых случаях бывает и единственным классом производимых иммуноглобулинов. Если затем начинается продукция антител IgG, их появление обычно сопровождается быстрым прекращением продукции IgM.

Вторичный иммунный ответ

Хотя синтез антител после примирования может полностью прекратиться через несколько недель, у иммунизированного индивидуума остается клеточная память об этом контакте (т.е. долгоживущие клетки памяти). Наличие вторичного иммунного ответа (также называемого анамнестическим) становится очевидным при повторном введении того же самого антигена.

После повторной инъекции длительность латентной фазы значительно меньше, и время, необходимое для появления антител, может составить менее половины от срока, необходимого для первичного ответа. Антитела продуцируются с гораздо большей интенсивностью, а в сыворотке определяются более высокие концентрации антител. Продукция антител может также продолжаться более длительный период, а их устойчивый уровень часто сохраняется в сыворотке месяцы и даже годы спустя.

При вторичном иммунном ответе отмечаются выраженные изменения в типе и качестве продуцируемых антител. В реакции со стороны изотипов иммуноглобулинов происходит сдвиг, известный как переключение класса, при котором антитела IgG появляются в больших концентрациях и дольше сохраняются, чем IgM, содержание которых может резко снижаться вплоть до полного исчезновения. Это переключение может также приводить к появлению IgA и IgE.

Кроме того, происходит созревание аффинности — феномен, при котором средняя аффинность (константа связывания) антител с антигеном повышается по мере развития вторичного ответа. Движущей силой этого увеличения аффинности может быть процесс селекции, во время которого В-клетки соревнуются со свободным антителом в захвате антигена, количество которого уменьшается.

Таким образом, обеспечить процесс дифференцировки В-клеток в плазматические клетки могут только те клоны В-клеток, которые будут связывать антиген поверхностными иммуноглобулиновыми рецепторами с достаточно высокой аффинностью. Эти плазматические клетки, возникшие из селективно отобранных В-клеток, синтезируют определяемые антитела, обладающие высокой аффинностью к антигену.

Способность к вторичному ответу может сохраняться длительное время (у людей — годы) и дает явные преимущества с точки зрения отбора для особей, переживших первый контакт с агрессивным патогеном. Установление такой памяти при выработке специфического ответа несомненно является целью программ государственного здравоохранения по иммунизации

Суперсемейство иммуноглобулинов

Общие структурные свойства тяжелых и легких иммуноглобулиновых цепей, такие как петлевые домены иммуноглобулина, обнаружены и у значительного числа белков. Большинство этих белков являются гликопротеинами, связанными с мембранами. В связи с такой схожестью структур они были отнесены к представителям суперсемейства иммуноглобулинов. Избыточность структуры, наблюдаемая у этих белков, указывает на то, что кодирующие их гены произошли от общего родоначального гена — того, который отвечает за получение базовой структуры домена.

Дупликация и последующая дивергенция этого родоначального гена могли бы объяснить существование большого числа мембранных белков, обладающих одним или более участками, гомологичными петлевому домену иммуноглобулина. Генетические и функциональные исследования белков иммуноглобулинового суперсемейства показали, что их гены развивались независимо, поскольку они не имеют общей генетической связи или общих функций. На рис. 4.14 в качестве примеров показаны несколько белков — членов иммуноглобулинового суперсемейства.

imyn33.jpgРис. 4.14. Типичные представители суперсемейства иммуноглобулинов. Петлевые иммуноглобулиновые домены (показаны в виде круглых синих петель) являются общим структурным признаком этих молекул Во всех случаях карбоксиконцевая область молекул заякорена на мембране

Как можно видеть, каждая молекула содержит характерную структуру укладки иммуноглобулина — петлю, формируемую за счет внутрицепочечных дисульфидных мостиков и состоящую примерно из 110 аминокислот. Считается, что эти домены способствуют взаимодействию между мембранными белками (например, молекулами CD4 на хелперных Т-клетках и молекулами МНС II класса на антигенпрезентирующих клетках).

Выводы

1. Иммуноглобулины всех классов имеют основную четырехцепочечную структуру, состоящую из двух идентичных легких (L) и двух идентичных тяжелых (Н) цепей. Каждая легкая цепь соединяется с тяжелой цепью, и две тяжелые цепи соединены между собой посредством дисульфидных мостиков.

2. В естественном состоянии цепи свернуты в домены, стабилизируемые внутрицепочечным дисульфидным мостиком. Группа других белков (например, TCR, CD4 и молекулы МНС I и II классов) также содержат такие домены, что делает их всех представителями суперсемейства иммуноглобулинов.

3. Иммуноглобулины присутствуют в двух формах: мембранной (антитела экспрессируются на поверхности В-клеток) и секреторной (антитела продуцируются плазматическими клетками). Мембранные антитела ассоциируются с гетеродимером, называемым Igα/ Igβ, для формирования В-клеточного рецептора.

4. N-концевые домены и тяжелой, и легкой цепей являются вариабельными (V) областями и содержат гипервариабельные участки, также называемые участками, определяющими комплементарность (CDR), которые составляют антигенсвязывающий центр антитела и варьируются в соответствии с его специфичностью.

5. Другие домены составляют константные (С) области. Эти домены одинаковы внутри каждого класса молекул иммуноглобулинов.

6. Fc-фрагменты тяжелых цепей отвечают за различные биологические функции, присущие каждому классу антител.

7. Изотипы иммуноглобулинов различаются по константным областям тяжелых цепей. Аллельное разнообразие иммуноглобулинов в области тяжелой цепи (состоящие иногда в замене одной или двух аминокислот) определяют как аллотип, по которому отличаются отдельные особи внутри вида Идиотипические маркеры, наоборот, представлены уникальными комбинациями аминокислот, которые составляют антигенсвязывающий центр молекулы антитела; они уникальны для каждого определенного антитела.

8. Иммуноглобулины G представляют класс антител, обладающих многочисленными биологическими функциями, начиная от нейтрализации токсина до активации комплемента и опсонизации. Они являются единственным классом иммуноглобулинов, который проходит через плаценту и передает материнский иммунитет плоду. Период полураспада IgG составляет 23 сут и является самым большим среди иммуноглобулинов всех классов.

9. Иммуноглобулины М экспрессируются на поверхности зрелых В-клеток (как мономеры) и секретируются как антитела в пентамерной форме. Из всех классов иммуноглобулинов они обладают наибольшей агглютинирующей активностью и способностью к активации комплемента.

10. Иммуноглобулины А существуют в мономерной и димерной формах. Димерная форма считается секреторной, поскольку обнаруживается в секретах желез. Иммуноглобулины А являются важными противовирусными иммуноглобулинам.

11. Иммуноглобулины D находятся на поверхности зрелых В-клеток и экспрессируются совместно с IgM, обладающими той же антигенной специфичностью. Функциональные свойства IgD до конца не изучены.

12. Иммуноглобулины Е, называемые также реагиновыми антителами, имеют важнейшее значение при аллергических реакциях. Они играют важную роль в защите от паразитарных инфекций. Fc-фрагмент IgE связывается с высокой аффинностью с рецепторами некоторых клеток, таких как тучные клетки. При контакте с антигеном IgE запускает процесс дегрануляции таких клеток, приводящий к высвобождению фармакологически активных субстанций, опосредующих реакции гиперчувствительности (аллергические).

13. Первичный ответ после первичной иммунизации состоит в основном в продукции антител IgM. Результатом вторичного контакта с тем же антигеном является вторичный ответ или так называемая анамнестическая реакция (память). Вторичный ответ развивается быстрее первичного, при этом происходит сдвиг от продукции IgM к синтезу IgG и других изотипов. Вторичный ответ по продолжительности значительно превосходит первичный.

Р.Койко, Д.Саншайн, Э.Бенджамини

medbe.ru

Антигены и антитела | Методы лечения заболеваний

антитело

В первые несколько месяцев жизни, когда собственная лимфоидная система ребенка еще недостаточно развита, защиту от инфекций обеспечивают материнские антитела, проникающие через плаценту или поступающие с молозивом и всасывающиеся в кишечнике. Основной класс иммуноглобулинов молока – это секреторный иммуноглобулин А

Антиген выявляется специфичными к нему антителами. Специфичность антител не абсолютна, и они могут в разной степени перекрестно реагировать с другими антигенами. Участок молекулы антигена, взаимодействующий с антителом, называется эпитопом, а соответствующий участок молекулы антитела – паратопом. Содержащиеся в сыворотке антитела реагируют с группами доминантных эпиопных кластеров на поверхности антигена; такие кластеры называют детерминантами. Антигены и антитела связываются нековалентно, за счет пространственной комплементарности. Свой вклад в этот процесс вносят электростатические и вандерваальсовы силы, а также гидрофобные взаимодействия и водородные связи. Все эти силы нарастают при уменьшении расстояния между молекулами антигена и антитела. Прочность взаимодействия между антигеном и один антигенсвязывающим центром антитела измеряется величиной, называемой афинностью. Реакция поливалентных антигенов с гетерогенной смесью антител, содержащихся в антисыворотке, оценивается понятием авидность.  Чем крупнее белок и чем больше он отличается от собственных белков организма, тем скорее контакт с ним приведет к образованию антител. Выступающие участки молекулы антигена и гибкие сегменты глобулярных белков, как правило, оказываются местами повышенной концентрации эпитопов.

Антитела

Содержание статьи

Молекулам антител присуща способность не только активировать систему комплемента и стимулировать фагоцитирующие клетки, но и связываться с внедрившимися клетками.

3 молекулы антител, связавшиеся с поверхностью бактерии и расположенные на ней близко друг к другу, притягиваются к макрофагу в тысячу раз сильнее, чем одиночная молекула антитела.

Функции антител

Соответственно молекула антитела выполняет 3 основные функции: одна из них вступает в контакт с комплементом и фагоцитами (биологические функции), а две предназначены для связывания с конкретным антигеном микроорганизма (функция внешнего распознавания).

Классы антител

Антитела человека разделяются на 5 основных классов: иммуноглобулины М (IgM), G (IgG), A (IgA), E (IgE), D (IgD). Все они отличаются друг от друга специализацией Fc-фрагментов, ответственные за биологические функции, такие как активация комплемента или сенсибилизация тучных клеток.

Образование антител

Для формирования иммунного ответа необходимы малые лимфоциты.  Антитела формируются еще до появления антигена; антиген сам отбирает для себя антитела. Каждый В-лимфоцит запрограммирован на образование антител только одной специфичности. Молекулы этих антител экспрессируются на поверхностной мембране лимфоцита и функционируют как рецепторы. На поверхности каждого лимфоцита экспрессируется около 100 тыс. молекул антител. Как только антиген проникает в организм человека, он встречается с блестящим войском лимфоцитов, несущих различные антитела (у каждого есть свой индивидуальный распознающий участок). Антиген соединяется только с теми рецепторами, которые в точности ему соответствуют. Лимфоциты, связавшие антиген, получают пусковой сигнал и дифференцируются в плазматические клетки, продуцирующие антитела. Поскольку лимфоцит запрограммирован на синтез антител только одной специфичности, иммуноглобулины, секретируемые плазматической клеткой, будут идентичны своему оригиналу (поверхностному рецептору лимфоцита) и поэтому будут хорошо связываться с антигеном. Так антиген отбирает антитела, распознающие его с высокой точностью. Организм человека обладает способностью синтезировать миллионы молекул антител. Однако такого огромного количества лимфоцитов, продуцирующих антитела каждой определенной специфичности быть не может. Между тем лимфоциты, сенсибилизированные антигеном, последовательно проходят несколько стадий пролиферации и формируют большой клан плазматических клеток. Эти клетки будут синтезировать антитела только той специфичности, на которую был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Благодаря этому механизму клональной секреции антитела могут накапливаться в достаточно высокой концентрации, чтобы эффективно бороться с инфекцией.

То, что пролиферация важна для развития эффективного иммунного ответа, подтверждается следующим фактом: антимитотические препараты способны полностью подавлять выработку антител в ответ на антигенный стимул.

Пролифелирующему клону необходимо время для образования достаточного количества клеток. Вот почему обычно проходит несколько дней после первичного контакта с антигеном, прежде чем в сыворотке обнаруживаются антитела. Антитела, образовавшиеся в результате антигенного воздействия, формируют приобретенный иммунитет.

Молекула антитела

Молекула антитела состоит из двух тяжелых и двух легких цепей, связанных между собой дисульфидными мостиками. Как легкие, так и тяжелые цепи идентичны. В дополнение к дисульфидным связям, соединяющим тяжелые и легкие цепи, существуют дисульфидные связи внутри цепей, за счет которых в пептидной цепочке образуются петли. Петли компактно свернуты и формируют глобулярные домены.

Реакция антиген-антитело

В результате реакции антиген-антитело в геле образуются линии преципитации, по которым можно судить о числе реагирующих компонентов, иммунологическом родстве антигенов и их электрофоретической подвижности. Антитела могут быть обнаружены в макроскопической реакции агглютинации с помощью частиц, нагруженных антигеном. Разработаны многочисленные варианты иммунологического анализа, основанные на взаимодействии меченых антигенов и антител. В качестве меток используют радиоактивные изотопы и ферменты.

Как антитела нейтрализуют токсины?

Молекула антитела, присоединившись вблизи активного центра токсина, может стереохимически блокировать его взаимодействие с субстратом, особенно с макромолекулярным. В комплексе с антителами токсин теряет способность к диффузии в тканях и может стать объектом фагоцитоза, особенно если размер комплекса увеличивается в результате связывания с нормальными аутоантителами.

Защитное действие сывороточных антител

Антитела нейтрализуют вирусы разными способами – например, стереохимически ингибируя связывание вируса с клеточным рецептором и предотвращая тем самым его проникновение в клетку и последующую репликацию. Иллюстрация этого механизма – протективный эффект, которым обладают антитела, специфичные к гемагглютинину вируса гриппа.  Антитела к гемагглютинину вируса кори тоже препятствуют его проникновению в клетку, но межклеточное распространение вируса блокируется антителами к белку слияния цитоплазматических мембран соседних клеток.  Антитела могут непосредственно разрушать вирусные частицы, активируя комплемент по классическому пути или вызывая агрегацию вирусов с последующим фагоцитозом и внутриклеточной гибелью. Эффективными могут быть даже относительно низкие концентрации антител в крови: например, можно защитить реципиентов от заражения полиомиелитом, вводя противовирусные антитела, или предотвратить заболевание корью детей, контактировавших с больными, вводя профилактически нормальный гамма-глобулин человека.

Материнские антитела

В первые несколько месяцев жизни, когда собственная лимфоидная система ребенка еще недостаточно развита, защиту от инфекций обеспечивают материнские антитела, проникающие через плаценту или поступающие с молозивом и всасывающиеся в кишечнике. Основной класс иммуноглобулинов молока – это секреторный иммуноглобулин А. Он не всасывается в кишечнике, а остается здесь, защищая слизистую оболочку. Поразительно, что эти антитела направлены к бактериальным и вирусным антигенам, часто попадающим в кишечник. Кроме того, полагают, что клетки, продуцирующие иммуноглобулин А к таким антигенам, мигрируют в ткань молочной железы, откуда продуцируемые ими антитела попадают  молоко.

Молекулы, вызывающие образование антител и взаимодействующие с ними, называются антигенами (антител генерация).

Антиген регулирует иммунный ответ

Главным регулятором антител является сам антиген: в его присутствии иммунный ответ стимулируется, а при уменьшении концентрации – снижается. Существование такого механизма много кратно подтверждено. Антигены действительно способны стимулировать лимфоциты, взаимодействуя с их поверхностными рецепторами.

Если в организм в ходе иммунного ответа ввести избыток антител и тем самым удалить антиген, то наблюдается резкое падение антителообразования и уменьшение числа клеток, секретирующих антитела.

Антиген и антитело

Антиген выявляется специфичными к нему антителами. Специфичность антител не абсолютна, и они могут в разной степени перекрестно реагировать с другими антигенами. Участок молекулы антигена, взаимодействующий с антителом, называется эпитопом, а соответствующий участок молекулы антитела – паратопом. Содержащиеся в сыворотке антитела реагируют с группами доминантных эпиопных кластеров на поверхности антигена; такие кластеры называют детерминантами. Антигены и антитела связываются нековалентно, за счет пространственной комплементарности. Свой вклад в этот процесс вносят электростатические и вандерваальсовы силы, а также гидрофобные взаимодействия и водородные связи. Все эти силы нарастают при уменьшении расстояния между молекулами антигена и антитела. Прочность взаимодействия между антигеном и один антигенсвязывающим центром антитела измеряется величиной, называемой афинностью. Реакция поливалентных антигенов с гетерогенной смесью антител, содержащихся в антисыворотке, оценивается понятием авидность.  Чем крупнее белок и чем больше он отличается от собственных белков организма, тем скорее контакт с ним приведет к образованию антител. Выступающие участки молекулы антигена и гибкие сегменты глобулярных белков, как правило, оказываются местами повышенной концентрации эпитопов.

Реакция антиген-антитело

В результате реакции антиген-антитело в геле образуются линии преципитации, по которым можно судить о числе реагирующих компонентов, иммунологическом родстве антигенов и их электрофоретической подвижности. Антитела могут быть обнаружены в макроскопической реакции агглютинации с помощью частиц, нагруженных антигеном. Разработаны многочисленные варианты иммунологического анализа, основанные на взаимодействии меченых антигенов и антител. В качестве меток используют радиоактивные изотопы и ферменты.

Похожие статьи на сайте:

medimet.info


Смотрите также