Основные свойства и строение антигенов

Различают полные и неполные антигены, или гаптены. Последние - относительно простые вещества, способные участвовать в иммунологических взаимодействиях, но не способные активировать АПК и самостоятельно индуцировать иммунный ответ. Лишь после присоединения к крупным, обычно белковым молекулам (носителям), гаптен может приобрести свойства полного антигена.

Антигенными свойствами обладают биополимеры - белки, их комплексы с углеводами (гликопротеиды), липидами (липопротеиды) нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды), а также сложные полисахариды, липополисахариды. Для проявления антигенных свойств имеет значение размер молекулы. Молекулы с молекулярной массой более 10 000, как правило, антигенны, а при меньшей молекулярной массе чаще обладают свойствами гаптенов. Полисахариды антигенны при молекулярной массе выше 100 000. Полипептиды, состоящие из Lаминокислот, антигенны, а состоящие из D-аминокислот, лишены этого свойства. Белки при денатурации утрачивают свои антигенные свойства. Например, белки, коагулированные кипячением, обработкой крепкими растворами кислот или щелочей, перестают быть антигенами. Проявления антигенного действия связано с катаболическим разрушением антигенов в организме. Так, D-полипептиды медленно и не полностью разрушаются ферментами организма и не проявляют антигенных свойств.

Практически все природные субстраты, обладающие антигенными свойствами, являются комплексами нескольких антигенов. Ниже будет показано, что микробная клетка обладает множеством антигенов, свойственных отдельным ее структурам. Даже индивидуальные молекулы могут обладать несколькими антигенами.

Основными свойствами антигена являются: специфичность, чужеродность, иммуногенность или толерогенность.

Специфичность. Антигенная специфичность представляет собой уникальное биологическое явление, которое лежит в основе иммунологических взаимодействий в организме, а также лабораторных методов определения разных антигенов, серодиагностики, методов специфической профилактики и терапии инфекционных заболеваний.

Структура, обладающая индивидуальной антигенной специфичностью, называется антигенным детерминантом, или эпитопом. Последнее название отражает то, что антигенной активностью обладают только структуры лежащие на поверхности молекулы, а глубокие проявляют антигенность лишь при изменении конформации или разрушении молекулы. Разнообразие белковых эпитопов достигается за счет мозаики аминокислотных остатков, расположенных на глобулярной поверхности молекулы белка.

Эпитопы, определяющие антигенность белковой молекулы, состоят из 625 аминокислот и располагаются в разных частях молекулы, разделяясь неантигенными структурами. При этом эпитопы одной молекулы не обязательно должны иметь одинаковый состав и одинаковую специфичность. Количество одинаковых эпитопов на молекуле определяет число молекул антител, которые могут к ней присоединиться, т.е. валентность данного антигенного субстрата. Валентность антигенов возрастает с их молекулярной массой. Так, валентность яичного альбумина с молекулярной массой 45 000 равна 5, а валентность гемоцианина с мол. массой 6,5 млн. - 231. Эпитоп, отделенный от молекулы, может иметь только одну валентность и обладать свойствами гаптена, а вся молекула для данного эпитопагаптена играет роль носителя.

Поскольку эпитопы, определяющие антигенные свойства молекулы расположены на одних участках, а токсические свойства микробных токсинов определяют другие участки, могут быть приготовлены анатоксинымолекулы, лишенные токсических свойств, но сохранивших антигенные. Анатоксины служат основой вакцинных препаратов для создания антитоксического иммунитета.

Чужеродность. Антиген вызывает позитивный иммунный ответ (образование антител и активных лимфоцитов) только в тех случаях, когда он чужероден, т.е. обладает стектурами, отсутствующими в данном организме. К собственным антигенам организм толерантен. Только при изменениях, придающих антигену признаки чужеродности, он приобретает способность индуцировать позитивный иммунный ответ.

Строение антигенов отражает эволюционную близость обладающих ими организмов. Существуют общие антигены, свойственные представителям разных семейств, родов, видов. Имеются вариантные антигены, различные для особей одного и того же вида. Определение антигенного состава используется для классификации разных групп живых существ и выявления эволюционных связей между ними.

В ходе эволюции микроорганизмы, инфицирующие человека и животных, приобретают антигены, сходные с антигенами хозяина, что называется антигенной мимикрией. Это способствует тому, что к таким антигенам долго не возникает иммунологической реакции, и микроорганизмы получают дополнительный шанс для выживания в организме хозяина, поскольку они не распознаются как чужеродные. Чужеродные антигены, обладающие структурами, сходными с антигенами хозяина, получили название перекрестнореагирующих антигенов (ПРА). Однако, поскольку ПРА находятся в комплексе с другими высокоиммуногенными для организма антигенами, иммунный ответ на них может возникнуть. В этом случае образовавшиеся гуморальные и клеточные антитела вступают в контакт с антигенами хозяина и могут вызвать иммунопатологический процесс. Известно, что некоторые штаммы гемолитических стрептококков могут обладать ПРА с антигенами эндокарда, почечных клубочков и нервной ткани человека, что способствует развитию ревматизма, гломерулонефрита и хореи. Соответственно вирус кори имеет ПРА с основным белком миелина, и иммунная реакция способствует демиелинизации нервных волокон и развитию рассеянного склероза.

Антигены нервной системы, глаз, репродуктивных органов отделены от внутренней среды физиологическими барьерами. Их антигены не индуцируют полноценную толерантность и не вызывают в здоровом организме аутоиммунной реакции, поскольку не проникают в органы иммуногенеза. Такие антигены называют забаръерными. В случаях повреждения барьеров при травме или заболевании забарьерные антигены поступают в общую циркуляцию и могут вызвать иммунопатологический процесс.

Собственные антигены организма могут подвергнуться модификации при действии внешних химических или физических факторов или вступить в контакт с чужеродными веществами гаптенной природы. В результате формируются антигены, гаптенная часть которых - чужеродная структура, а носитель - собственный антиген. Такие модифицированные антигены часто служат причиной развития аллергических реакций.

Иммуногенность и толерогенность - альтернативные свойства каждого антигенного субстрата. Для индукции иммунного ответа и толерантности необходимо воздействие антигена на лимфоцит, обладающий рецепторами для данного антигена - антигенреактивную клетку (АРК). Отличия состоят в том, что при индукции позитивной иммунной реакции АРК получают стимулы от цитокинов, обеспечивающие их пролиферацию и формирование клона эффекторных клеток. При индукции иммунологической толерантности АРК не подвергается дальнейшей стимуляции и либо погибает, либо лишается рецепторов к антигену.

Формирование иммунологической толерантности Т и В-лимфоцитов к собственным антигенам, как уже отмечалось, происходит в организме постоянно и созревающие лимфоциты, обладающие рецепторами к аутоантигенам, гибнут в результате контакта с ними в тимусе или в костном мозге. Чужеродные антигены в иммунологически полноценном организме встречают преимущественные условия для иммуногенного действия и лишь в особых ситуациях проявляют толерогенные свойства. Это наблюдается:







Также в разделе: Антигены:
  » Антигены организма человека
  » Антигены микроорганизмов