 |
Антитела. Функции антител. Структура антител. Типы и виды антител
|
|
|
|
ЛЕКЦИЯ №5.
ГУМОРАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ПРИОБРЕТЕННОГО ИММУНИТЕТА
Содержание
1. Механизмы активации В-клеток
2. Антитела. Функции антител. Структура антител. Типы и виды антител
3. Строение антител
4. Механизм синтеза антител
5. Механизм действия антител
6. Антигенные системы крови
Гуморальный иммунитет – одна из форм приобретенного (адаптивного) иммунитета. Участвует в противоинфекционной защите организма и обусловливается специфическими антителами, выработанными в ответ на чужеродный антиген. Образование антител обеспечивается В и Т-лимфоцитами
Механизмы активации В-клеток
В иммунном ответе антигены активируют В-клетки при помощи Т- клеток. Такие антигены называют Т-зависимыми. Некоторые антигены способны активировать В-клетки без помощи Т-клеток - это Т-независимые антигены.
Механизм Т- зависимой активации В – клеток.
Для Т-зависимой активации В-клетки необходимы два следующих процесса:
1. Стимуляция сигналом от Т-хелперных лимфоцитов
2. Взаимодействие «наивного» антигена с Ig-pецепторами В-клетки;
Антиген поглощается макрофагом и подвергается процессингу (переработке). Этот комплекс распознается Т-хелперами 2 типа, который секретирует ряд цитокинов на поверхность В-лимфоцита, активируя его, стимулируя пролиферацию и дифференцировку в плазматическую клетку, продуцирующую иммуноглобулины. Эффективность кооперации клеток на поверхности В-лимфоцита повышается в результате взаимодействия костимулирующих молекул с адгезионными молекулами, которые способствуют адгезии (прилипанию) лимфоцитов к эндотелиальным клеткам, к антиген-презентирующим клеткам,
Механизм Т-независимой активации В-клеток. Некоторые антигены способны активировать В-клетки без помощи Т-клеток - они представляют собой крупные полимерные молекулы (например, микробные антигены). Т-независимые антигены не индуцируют изменений, которые могли бы привести к созреванию ответа, характерному для случая Т-зависимых антигенов, которые вызывают переключение изотипа (класса) на продукцию IgG и повышение аффинности антител. Формирование иммунологической памяти при их воздействии относительно слабое. Такой иммунный ответ, не требующий сложных клеточных взаимодействий, обеспечивает преимущество для выживания, поскольку позволяет организму быстрее реагировать на микробные антигены.
|
|
|
Антитела. Функции антител. Структура антител. Типы и виды антител
Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) - особый класс гликопротеинов, присутствующих на поверхности B-лимфоцитов в виде рецепторов и в сыворотке крови, в тканевой жидкости в виде растворимых молекул. АТ обладают способностью связываться с антигенами
Функции антител:
1. Антиген-связывающая. Специфическое распознавание и связывание антигена, с последующим представлением его лимфоцитам.
2. Эффекторная. Лизируют клетки, содержащие специфические антигенные субстанции; оказывают опсонирующее влияние; активируют систему комплемента.
Типы антител:
Изотипы антител: Изотипы - различия между константными регионами молекул антител. Существует 5 изотипов антител, что соответствует 5 классам: IgA, IgM, IgG, IgD, IgE.
Аллотипы антител: Аллотипы - различия в константных областях тяжелых цепей, определяют аллели одного изотипа. (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, IgA2).
Виды антител:
1. Антиинфекционные или антипаразитарные антитела. Вызывают гибель или нарушение жизнедеятельности возбудителя инфекции либо паразита
2. Антитоксические антитела. Не вызывают гибели самого возбудителя или паразита, но обезвреживают вырабатываемые им токсины.
|
|
|
3. «Антитела-свидетели заболевания». Наличие их в организме сигнализирует о знакомстве иммунной системы с данным возбудителем в прошлом или о текущем инфицировании этим возбудителем,
4. Аутоантитела. Антитела, вызывающие разрушение или повреждение нормальных, здоровых тканей самого организма хозяина и запускающие механизм развития аутоиммунных заболеваний.
5. Аллоантитела. Антитела против антигенов тканей или клеток других организмов того же биологического вида. Аллоантитела играют важную роль в процессах отторжения аллотрансплантантов, например, при пересадке почки, печени, костного мозга, и в реакциях на переливание несовместимой крови.
6. Изоантитела. Антитела против антигенов тканей или клеток организмов других биологических видов. Изоантитела являются причиной невозможности осуществления трансплантации даже между эволюционно близкими видами (например, невозможна пересадка печени шимпанзе человеку) или видами, имеющими близкие иммунологические и антигенные характеристики (невозможна пересадка органов свиньи человеку).
7. Антиидиотипические антитела. Антитела против антител, вырабатываемых самим же организмом. Играют важную роль в связывании и обезвреживании избытка антител, в иммунной регуляции выработки антител.
Строение антител
1. Полипептидные цепи. Все иммуноглобулины человека построены однотипно и состоят из двух идентичных тяжелых полипептидных цепей (Н-цепей) и двух идентичных легких полипептидных цепей (L-цепей), которые связаны между собой посредством ковалентных дисульфидных мостиков (-S-S-). Существует 5 типов Н-цепей, которые получили название g (гамма), a (альфа), m (мю), e (эпсилон), d (дельта) и два типа L-цепей k (каппа) и l (лямбда). В соответствии с типом Н-цепи (g, a, m, d, e), существует пять классов иммуноглобулинов: Ig G, Ig M, Ig A, Ig D, Ig E. Каждый класс иммуноглобулинов обладает особыми свойствами и биологической активностью.
Каждая полипептидная L- и Н-цепь состоит из вариабельной области (V-области, VL и VH) и константной области (С-области, CL и СH).У каждой легкой цепи имеется одна V-область и одна С-область. У каждой тяжелой цепи имеется одна V-область и 3 или 4 гомологичные константные области. IgG, IgD, IgA имеют три константные области, Ig М, Ig E – 4 константные области.
|
|
|
2. Функциональные фрагменты. Антитело состоит из трех функциональных фрагментов: двух Fab-фрагментов (Fragment antigen binding) и одного Fc-фрагмента (Fragment crystalline).
Fab-фрагмент связывает антиген.
Fc-фрагмент связывает комплемент и взаимодействовует с иммунокомпетентными клетками, связывая с ними антитела.
3. Антиген-связывающийся участок. Антитело имеет антиген-связывающийся участок - концевые участки легких и тяжелых цепей молекулы иммуноглобулина обозначаются как VL и VH области. В их составе выделяют активный центр антител (антигенсвязывающий центр или паратоп). С этим центром взаимодействует антигенная детерминанта (эпитоп) антигена. Антигенсвязывающий центр антител комплементарен эпитопу антигена по принципу “ключ - замок”.
4. Шарнирный участок. Антитело имеет шарнирный участок – регулирует работу всех участков
Механизм синтеза антител
Антитела вырабатываются плазматическими клетками, находящимися в селезенке, лимфатических узлах, костном мозге, пейеровых бляшках. Плазматические клетки происходят из предшественников В-клеток, подвергшихся контакту с антигеном. В-клетки и их потомки функционируют по клональному принципу: по мере развития иммунного ответа они дифференцируются, пролиферируют и созревают.
Механизм синтеза антител: Синтез молекул антител происходит на полирибосомах, легкие и тяжелые цепи, из которых состоит молекула антител, синтезируется раздельно, затем соединяются на полирибосомах, и окончательная сборка происходит в пластинчатом комплексе. Одна плазматическая клетка может переключаться с синтеза IgM на синтез IgG. Динамика продукции антител, как и химическая структура их молекул, детерминирована генетически.
В образовании антител различают 4 фазы.
1. Фаза покоя (лаг-фаза, фаза индукции) – с момента поступления антигена в организм до появления антител. Продолжительность этой фазы может длиться от нескольких дней до месяца, в зависимости от свойств антигена, его дозы, способа введения в организм. В этот период происходит пролиферация и дифференцировка лимфоидных клеток в направлении синтеза иммуноглобулина класса М.
|
|
|
2. Фаза нарастания титров антител (лог-фаза), продуктивная фаза) – от появления антител до момента достижения их максимального количества. Длительность этой фазы 2-15 дней. В этой фазе антитела освобождаются от плазмацитов и поступают в кровяное русло. Уменьшается число клеток, синтезирующих IgM, начинает нарастать продукция IgG. Впоследствие появляются IgA, IgE, IgD.
3. Фаза стабилизации, в которой уровень антител остается неизменным чаще в течение нескольких дней или недель. Длительность ее зависит от вида организма, характера антигенов и класса продуцируемых антител, т.к. класс Ig имеет разный период полураспада.
4. Фаза снижения продукции антител. Продолжительность этой фазы различна и зависит от сохранения антигена в тканях.
При повторном попадании антигена через несколько недель или месяцев динамика иммунного ответа изменяется (информация об антигене хранится в генетическом аппарате у лимфоцитов иммунной памяти). Латентный период и период нарастания титра антител становится короче. Титры антител достигают максимума быстрее и сохраняются на высоком уровне дольше, повышается аффинитет антител. При вторичном ответе сразу синтезируются антитела класса G.
Механизм действия антител
Антитела (иммуноглобулины) осуществляют эффекторное звено гуморального иммунного ответа различными путями:
1. Прямая атака патогенного агента - нейтрализация бактериальных токсинов или ферментов: Многочисленные крупные частицы с антигенами на их поверхности, например бактерии или красные клетки крови, связываются вместе, образуя комок. Молекулярный комплекс растворимого антигена и антитела становится таким большим, что переходит в нерастворимое состояние и выпадает в осадок. Антитела закрывают токсические участки антигенного агента.
2. Опсонизация (т.е. иммунного фагоцитоза). Некоторые сильнодействующие антитела способны непосредственно атаковать мембраны клеточных агентов и вызывать их разрушение.
3. Активация комплемента (путём запуска на поверхности клеток, несущих чужеродный антиген, механизма комплементзависимого лизиса). Антитело одним активным центром соединяется с антигенной детерминантой одной клетки крови (фиксируется на клетке). На этом этапе реакции никаких видимых глазом или в световом микроскопе изменений ещё нет. После этого начинается фаза, проявляющаяся в виде агглютинации. После фиксации антител на поверхности клеток крови к комплексу антиген-антитело присоединяется комплекс белков из плазмы крови (комплемент), и комплекс антиген-антитело-комплемент разрушает (лизирует) мембрану клетки. При взаимодействии антител с эритроцитами это проявляется гемолизом.
|
|
|
4. Аантителозозависимая клеточная цитотоксичность - осуществляется против клеток, несущих чужеродные антигены, с которыми на её поверхности реагируют антитела – в этом случае такую клетку атакуют или NK-клетки (в случае IgG) или эозинофилы (в случае IgE или IgA, это происходит тогда, когда чужеродная клетка является гельминтом): в первом случае NK-клетки уничтожают клетку-мишень путём порообразования перфорином или запуском апоптоза, во втором случае развивается так называемый «эозинофильный воспалительный процесс» с образованием высокотоксичных протеинов, убивающих гельминтную клетку.
Антигенные системы крови
Карл Ландштайнер обнаружил, что эритроциты одних людей склеиваются плазмой крови других людей. Ученый установил существование в эритроцитах особых антигенов – агглютиногенов и предположил наличие в сыворотке крови соответствующих им антител – агглютининов. Он описал три группы крови по системе АВ0. IV группа крови была открыта Яном Янским.
Групповую принадлежность крови определяют изоантигены, у человека их около 200. Они объединяются в групповые антигенные системы, их носителем являются эритроциты. Изоантигены передаются по наследству, постоянны на протяжении жизни, не изменяются под воздействием экзо– и эндогенных факторов.
Антигены – высокомолекулярные полимеры естественного или искусственного происхождения, которые несут признаки генетически чужеродной информации. Организм реагирует на антигены образованием специфических антител.
Антитела – иммуноглобулины образуются при введении антигена в организм. Они способны взаимодействовать с одноименными антигенами и вызывать ряд реакций. Различают полные и неполные антитела.
Полные антитела (α– и β– агглютинины) находятся в сыворотке крови людей, не иммунизированных антигенами.
Неполные антитела (антирезус-агглютинины) образуются в ответ на введение антигена.
Антигенная система АВ0. В антигенной системе АВ0 четыре группы крови.
Антигены (агглютиногены А, В) – полисахариды, они находятся в мембране эритроцитов и связаны с белками и липидами. В эритроцитах может содержаться антиген 0, у него слабовыраженные антигенные свойства, поэтому в крови нет одноименных ему агглютининов.
Антитела (агглютинины α и β) находятся в плазме крови. Одноименные агглютиногены и агглютинины не встречаются в крови одного и того же человека, так как в этом случае произошла бы реакция агглютинации. Она сопровождается склеиванием и разрушением (гемолизом) эритроцитов.
Деление по группам крови системы АВ0 основано на комбинациях агглютиногенов эритроцитов и агглютининов плазмы.
I (0) – в мембране эритроцитов нет агглютиногенов, в плазме крови присутствуют α– и β-агглютинины.
II (A) – в мембране эритроцитов присутствует агглютиноген A, в плазме крови – β -агглютинин.
III (B) – в мембране эритроцитов присутствует агглютиноген B, в плазме крови – α -агглютинин.
IV (AB) – в мембране эритроцитов присутствует агглютиноген А и агглютиноген В, в плазме нет агглютининов.
Антигенная система Резус (Rh). Антигенная система Rh открыта в 1940 г. К. Ландштайнером и А. Винером. Они обнаружили в сыворотке крови обезьян—макак, резусов антитела – антирезус агглютинин.
Антигены системы резус – липопротеиды. Эритроциты 85 % людей содержат резус-агглютиноген, кровь их резус-положительна, у 15 % людей резус-антигена нет, их кровь резус-отрицательна. Описаны шесть разновидностей антигенов системы Rh. Наиболее важными являются Rh0 (D), rh`(C), rh»(E). Наличие хотя бы одного из трех антигенов указывает, что кровь резус-положительна.
Особенность системы Rh заключается в том, что она не имеет естественных антител, они являются иммунными и образуются после сенсибилизации – контакта Rh– крови с Rh+.
При первичном переливании Rh– человеку Rh+ кровь резусконфликт не развивается, так как в крови реципиента нет естественных антирезус-агглютининов.
Иммунологический конфликт по антигенной системе Rh происходит при повторном переливании Rh(—) крови человеку Rh+, в случаях беременности, когда женщина Rh(—), а плод Rh+.
При первой беременности Rh(—) матери Rh+ плодом резусконфликт не развивается, так как титр антител невелик. Иммунные антирезус-агглютинины не проникают через плацентарный барьер. Они имеют большой размер белковой молекулы (иммуноглобулин класса М).
При повторной беременности титр антител увеличивается. Антирезус-агглютинины (иммуноглобулины класса G) имеют небольшую молекулярную массу и легко проникают через плацентарный барьер в организм плода, где вызывают агглютинацию и гемолиз эритроцитов.
Второстепенные антигенные системы крови. Второстепенные эритроцитарные групповые системы также представлены большим количеством антигенов. Знание этого множества систем имеет значение для решения некоторых вопросов в антропологии, для судебно-медицинских исследований, а также для предотвращения развития посттрансфузионных осложнений и предотвращения развития некоторых заболеваний у новорожденных.
Наиболее изученные антигенные системы эритроцитов:
а) групповая система Келл (Kell) состоит из 2 антигенов, образующих 3 группы крови (К-К, К-k, k-k). Антигены системы Келл по активности стоят на втором месте после системы резус. Они могут вызвать сенсибилизацию при беременности, переливании крови; служат причиной гемолитической болезни новорожденных и гемотрансфузионных осложнений.
б) групповая система Кидд (Kidd) включает 2 антигена, образующих 3 группы крови: lk (a+b-), lk (A+b+) и lk (a-b+). Антигены системы Кидд также изоиммунными свойствами и могут привести к гемолитической болезни новорожденных и гемотрансфузионным осложнениям.
в) групповая система Даффи (Duffy) включает 2 антигена, образующих 3 группы крови Fy (a+b-), Fy (a+b+) и Fy (a-b+). Антигены системы Даффи в редких случаях могут вызвать сенсибилизацию и гемотрансфузионные осложнения.
г) групповая система MNSs является сложной системой; она состоит из 9 групп крови. Антигены этой системы активны, могут вызвать образование изоиммунных антител, то есть привести к несовместимости при переливании крови; известны случаи гемолитической болезни новорожденных, вызванные антителами, образованными к антигенам этой системы.
|
|
|
12 |
