Антигенами называются вещества или тела, несущие на себе отпечаток чужеродной генетической информации, те самые вещества, то «чужое», против которого «работает» иммунная система. Любые клетки (ткани, органы) не собственного организма (не свои) являются для иммунной системы комплексом антигенов, даже некоторые собственные ткани (хрусталик глаза) — так называемые забарьерные ткани: в норме они не контактируют с внутренней средой организма. Антигены обладают 2 свойствами:
- антигенностью, или антигенным действием, — они способны индуцировать развитие иммунного ответа;
- специфичностью, или антигенной функцией, — взаимодействовать с продуктами иммунного ответа, индуцированного аналогичным антигеном.
Химическая природа антигенов различна. Это могут быть белки:
- полипептиды;
- нуклеопротеиды;
- липопротеиды;
- гликопротеиды;
- полисахариды;
- липиды высокой плотности;
- нуклеиновые кислоты.
Антигены делят на следующие:
- сильные, которые вызывают выраженный иммунный ответ;
- слабые, при введении которых интенсивность иммунного ответа невелика.
Сильные антигены, как правило, имеют белковую структуру. Некоторые (обычно небелковые) антигены не способны индуцировать развитие иммунного ответа (не обладают антигенностью), но могут вступать во взаимодействие с продуктами иммунного ответа. Их называют неполноценными антигенами, или гаптенами. Многие простые вещества и лекарственные средства являются гаптенами, при попадании в организм они могут конъюгировать с белками организма хозяина или другими носителями и приобретать свойства полноценных антигенов.
Для того чтобы какое-либо вещество проявляло свойства антигена, кроме главного — чужеродное, оно должно обладать еще целым рядом признаков:
- макромолекулярностью (молекулярная масса более 10 тыс. дальтон);
- сложностью строения;
- жесткостью структуры;
- растворимостью;
- способностью переходить в коллоидное состояние.
Молекула любого антигена состоит из двух функиионально различных частей:
- 1-я часть — детерминантная группа, на долю которой приходится 2—3% поверхности молекулы антигена. Она определяет чужеродность антигена, делая его именно этим антигеном, отличающимся от других;
- 2-я часть молекулы антигена называется проводниковой, при ее отделении от детерминантной группы она не проявляет антигенного действия, но сохраняет способность реагировать с гомологичными антителами, т. е. превращается в гаптен.
Проводниковой частью связаны все остальные признаки ангенности, кроме чужеродноти.
Любой микроорганизм (бактерии, грибы, вирусы) представляет собой комплекс антигенов.
По специфичности микробные антигены делятся:
- на перекрестно-реагирующие (гетероантигены) — это антигены, общие с антигенами тканей и органов человека. Они имеются у многих микроорганизмов и рассматриваются как важный фактор вирулентности и пусковой механизм развития аутоиммунных процессов;
- группоспецифические — общие у микроорганизмов одного рода или семейства;
- видоспецифические — общие у разных штаммов одного вида микроорганизмов;
- вариантспецифические (типоспецифические) — встречаются у отдельных штаммов внутри вида микроорганизмов.
По наличию тех или иных вариантспецифических антигенов микроорганизмы внутри вида делят на варианты по антигенному строению — серовары.
По локализации антигены бактерий делятся:
- на целлюлярные (связанные с клеткой);
- экстрацеллюлярные (не связанные с клеткой). Основные целлюлярные антигены;
- соматический — О-антиген (глюцидо-липоидо-полипепдидный комплекс);
- жгутиковый — Н-антиген (белок);
- поверхностные — капсульные — К-антиген, fi-антиген, Vi-антиген.
Экстрацеллюлярные антигены — это продукты, секретируемые бактериями во внешнюю среду, в том числе антигены экзотоксинов, ферментов агрессии и защиты и др.
Антигены синтетические — тип антигенов, синтезированных в лабораторных условиях, т.е. полученных не из клеток или вирусных частиц. Синтетические полипептидные антигены значительно меньше естественных, имеют остов, включающий обычно, лизин Боковые цепи, примыкающие к остову, могут состоять из гомополимеров (L-phenylalanine, poly-DL-alanine, L-glutamic acid) или прикрепляться к ним. Они обладают определенной специфичностью, антигенностью и иммуногенностью.
При попадании в организм антиген вступает во взаимодействие с иммунокомпетентными клетками – происходит так называемое распознавание антигена. В этом процессе принимают участие как Т-, так и В-лимфоциты. Тимуснезависимыми называются те антигены, выработка антител к которым осуществляется В-клетками без участия Т-клеток. К тимуснезависимым антигенам относятся также митогены В-лимфоцитов, которые вызывают поликлональную стимуляцию В-клеток. Определяющим в структуре тимуснезависимости антигена является жесткость структуры и множество тождественных друг другу эпитопов (антигенных детерминант), представляющих собой мультигаптенную обойму.
Адъюванты – это субстанции, которые индуцируют неспецифическую стимуляцию иммунного ответа за счет усиления иммуногенных молекул без изменения их химических свойств. Механизмы, с помощью которых адъювантыопосредуют их биологический эффект, пока точно не известны. Возможно, их воздействие воспринимается иммунной системой как сигнал об опасности с мобилизацией белков острой фазы. Одним из классических примеров адъювантов является полный адъювант Фрейнда, который состоит из убитых микобактерий, взвешенных в масле.
Тимусзависимые антигены – это антигены, иммунный ответ на которые осуществляется с обязательным участием Т-лимфоцитов-хелперов и макрофагов. Большинство известных природных и синтетических антигенов являются тимусзависимыми. К ним относятся трансплантационные антигены, сывороточные белки, бактериальные токсины, антигены чужеродных эритроцитов, многие антигены вирусов и др.
Деление антигенов на тимусзависимые и тимуснезависимые в достаточной мере условно. Так, флагеллин – белок, выделенный из жгутиков сальмонелл в мономерной молекулярной форме, обладает высокой иммуногенностью и является тимусзависимым антигеном. В то же время, в форме полимера с молекулярной массой более 106 D он уже является тимуснезави-симым антигеном и приобретает способность стимулировать синтез антител при отсутствии Т-лимфоцитов.
Все ткани и клетки организма человека обладают антигенными свойствами. Одни антигены специфичны для всех млекопитающих, другие видоспецифичны для человека, третьи - для отдельных групп, их называют изоантигенами (например, антигены групп крови). К антигенам, свойственным только данному организму относятся антигены тканевой совместимости.
Изоантигены (внутривидовые антигены) - это антигены ,которые происходят от одного вида организмов ,но генетически чужеродны для каждого индивидуума . Например, антигены одного человека являются изоантигенами для другого человека. Изоантигены имеются в мембране клеток различных органов и тканей , форменных элементов ,а также в плазме крови.
Изоантигены, генетически связаны, объединены в группы, получившие название: система АВО, резус др. В основе деления людей на группы по системе АВО лежит наличие или отсутствие на эритроцитах антигенов, обозначенных А и В.
В соответствии с этим все люди подразделены на 4 группы. Группа I (О) - антигены отсутствуют, группа II (А) - в эритроцитах содержится антиген А, группа III (В) - эритроциты обладают антигеном В, группа IV (АВ) - эритроциты обладают обоими антигенами. Поскольку в окружающей среде имеются микроорганизмы, обладающие такими же антигенами (их называют перекресно-реагирующими), у человека имеются антитела к этим антигенам, но только к тем, которые у него отсутствуют. К собственным антигенам организм толерантен. При переливании крови или эритроцитов реципиенту, в крови которых содержатся антитела к соответствующему антигену, в сосудах происходит агглютинация перелитых несовместимых эритроцитов, что может вызвать шок и гибель реципиента.
У части людей эритроциты содержат еще особый антиген, получивший название резус-антигена (Rh). По наличию или отсутствию Rh-антигена люди разделяются на две группы - резус (Rh)-положительных и резус (Rh)-отрицательных. При переливании крови Rh-отрицательному реципиенту, если эритроциты донора содержат Rh-антиген, может развиваться гемолитическая желтуха.
Главный комплекс гистосовместимости - это группа генов и кодируемых ими антигенов клеточной поверхности, которые играют важнейшую роль в распознавании чужеродного и развитии иммунного ответа. Главный комплекс гистосовместимости человека получил название HLA . HLA был открыт в 1952 г. при изучении антигенов лейкоцитов. Антигены HLA представляют собой гликопротеиды, находящиеся на поверхности клеток и кодируемые группой тесно сцепленных генов 6-й хромосомы. Антигены HLA играют важнейшую роль в регуляции иммунного ответа на чужеродные антигены и сами являются сильными антигенами.
Антигены HLA подразделяются на антигены класса I и антигены класса II . Антигены HLA класса I необходимы для распознавания трансформированных клеток цитотоксическими Т-лимфоцитами.
Важнейшая функция антигенов HLA класса II - обеспечение взаимодействия между Т-лимфоцитами и макрофагами в процессе иммунного ответа. MHC имеет сложную структуру и высокую полиморфность. Антигены гистосовместимости представляют собой гликопротеины, прочно связанные с цитоплазматической мембраной клеток.
Антигены состоят из крупной неспецифической молекулы - переносчика (полисахарида, белка или липида с молекулярным весом более 10000) и расположенных на поверхности этой молекулы детерминантных групп ( антигенных детерминант ), обусловливающих серологическую специфичность антигена. Детерминантные группы, отделенные от макромолекулы - переносчика, называются гаптенами . Гаптены приобретают иммуногенность лишь после соединения с высокомолекулярным белком-носителем. Гаптены не могут стимулировать выработку антител, но могут связываться с ними. При попадании в организм антигенов в его лимфопоэтических органах формируется гуморальный или клеточный иммунный ответ. При гуморальном иммунном ответе первыми клетками, которые реагируют на антиген, являются макрофаги (антигенпрезентующие клетки), которые его узнают, фагоцитируют и переводят из корпускулярной формы в молекулярную. Информацию об антигене макрофаги передают Т-хелперам, вследствие чего они усиленно размножаются, активируются и начинают вырабатывать биологически активные вещества: интерлейкин-2, интерферон и др., под действием которых происходит активация В-лимфоцитов и превращение их в плазмоциты (АОК – антителообразующие клетки), синтезирующие специфические антитела.
В формировании клеточного иммунного ответа принимают участие цитотоксические Т-лимфоциты (Т-киллеры), которые с помощью своих рецепторов способны узнавать чужеродные белки, в том числе синтезируемые вирусами при поражении ими клеток. При этом Т-киллеры вступают в тесный контакт с поражённой клеткой и высвобождают из своей цитоплазмы перфорины - порообразующие белки, которые внедряются в плазмолемму клетки-мишени и в ней полимеризуются, образуя трансмембранные каналы. Нарушение проницаемости мембраны клетки мишени приводит к её гибели. Т-супрессорные лимфоциты подавляют активность лимфоцитов и тем самым угнетают иммунные реакции.
Помимо указанных выше клеток, в иммунном ответе принимают участие также тканевые базофилы и эозинофилы крови.