Антигены и антитела иммунитет
Иммунология и аллергология >>>> Антиген и антитело – как работает иммунитет
Антигеном называют вещество или формы вещества, способные, при попадании внутрь организма, вызвать (индуцировать) иммунный ответ. Такие вещества в медицинской литературе часто называют иммуногенами. Процедура введения антигена в организм называется иммунизацией.
Антигены (иммуногены) – это крупные молекулы с большой молекулярной массой. Но бывают и исключения, когда иммунная система отвечает и на не слишком большие молекулы. Может получиться антиген при связывании маленьких молекул (например, молекулы ароматических веществ) с большой молекулой (макромолекулой), которая будет носителем, а маленькую молекулу в этом случае называют гаптеном. Случаи аллергических реакций немедленного или замедленного типа связывают часто именно с гаптенами.
В роли антигена могут выступать разнообразные объекты, содержащие в себе соответствующие вещества. Это могут быть пищевые, пыльцевые, инсектицидные, бытовые объекты, латекс, красители, ксенобиотики, различные виды имплантатов, опухолевые клетки и много других объектов. По своей химической природе антигенами являются белки, полисахариды, фосфолипиды и их комбинации.
Антигены несут признаки чужеродной информации. Но что именно и каким образом распознает иммунная система организма? Иммунная система обладает разнообразным арсеналом клеточных структур для распознавания и дестабилизации антигенов. Важную роль в деле идентификации антигена играют Т- и В-лимфоциты, они наделены специальными рецепторами (анализаторами) для узнавания антигена. И с помощью этих рецепторов лимфоциты анализируют молекулы наружных мембран клеток и межклеточных тканей чужеродного объекта. Зарождаясь в органах иммунной системы, лимфоциты наделяются рецепторами, которые изначально «заточены» на определение любого вида антигена, поступающего в организм, даже потенциально неизвестного иммунной системе.
В-лимфоцит находит антиген, поглощает и начинает процесс расщепления антигена, превращая его в антигенпрезентирующий комплекс (набор веществ «удобоваримый» для Т-лимфоцита), подготавливая его к презентации для Т-лимфоцита (без такой подготовительной работы Т-лимфоцит не в состоянии распознать антиген). Т-лимфоцит распознает подходящий для него подготовленный антиген и начинает делиться, то есть формировать клон себе подобного Т-лимфоцита. Число таких клонов может достигать нескольких миллионов, и каждый имеет специфические рецепторы для того же антигена. Клоны необходимы для того, чтобы на все молекулы антигена хватило клеток Т-лимфоцитов. Элиминируя молекулы антигена Т-лимфоциты привлекают к работе и другие фагоциты, чтобы с их помощью вывести из организма антигены. Весь процесс называется гуморальным иммунным ответом.
Существует интересная особенность иммунной системы строить иммунный ответ на антигены с помощью Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов или с помощью только В-лимфоцитов. В этом смысле все антигены подразделяют на тимусозависимые, когда участвуют Т- и В-лимфоциты, и тимусонезависимые, когда участвуют только В-лимфоциты. Тимусонезависимые антигены обозначают как ТН-антигены.
Антитела — это ответ иммунной системы на наличие в организме антигена. Антитела представляют собой молекулы иммуноглобулинов, особых растворимых белков. За выработку антител отвечают В-лимфоциты. Иммуноглобулины связывают молекулы антигенов, нейтрализуя их. Далее путем фагоцитоза молекулы элиминируют (выводят) из организма. Антитела, то есть иммуноглобулины, имеют уникальную возможность связывать молекулы антигена в том виде, в котором эти молекулы попадают в организм (без предварительной обработки молекулы, как в случаях с Т-лимфоцитами), поэтому иммуноглобулины называют антигенраспознающими и антигенсвязывающими молекулами. В таких случаях тратится меньше времени на ответную иммунную реакцию организма. Такие иммуноглобулины (антитела) участвуют в иммунном ответе, когда речь идет о нахождении в организме тимусонезависимых антигенов (ТН-антигенов).
Вот такая довольно замысловатая схема работы иммунной системы при попадании антигена в организм позволяет человеку бороться с вредоносными микроорганизмами и веществами, обеспечивая себе дальнейшую жизнь.
Почитать
Почитать
Новое в разделах
Ортолинзы
Ортолинзы сегодня набирают обороты по причине большой востребованности методов исправления и замедления хода развития близорукости и астигматизма, которые связаны с нарушениями рефракционных свойств роговицы глаза
Мобильный диализ
Не так давно ученые нескольких стран огласили свои открытия в области инженерных новаторских изобретений в аппаратном диализе – испытывают мобильную почку
Дружба – недостатки и достоинства
Дружба подразумевает проявление положительных качеств личности. Но у дружбы есть обратная сторона, которая открывает
Порядок в голове
Есть несколько моментов в подходах к изменению жизни, которые сводятся к одному простому решению – навести порядок в голове
Витаминные напитки как приготовить?
Витаминные напитки нужны для того, чтобы баловать организм полезными веществами в ту пору, когда он их недополучает
Разгрузочная диета
Разгрузочная диета – это такой режим питания, который позволяет плавно перейти от высококалорийных блюд к низкокалорийным, и при этом не испытывать чувства голода
Как часто моют волосы по правилам?
Есть закономерность, которая позволяет отследить время загрязнения волос – их видимое загрязнение, и с учетом этого распределять дни на мытье волос
Волосы в стиле АЭРТАЧ
Окрашивание АЭРТАЧ позволяет обыграть неброский цвет волос контрастными прядями, одинаково хорошо вписывающимися как в офисный стиль, так и в праздничный образ
Антигены – это вещества, которые несут признаки генетически чужеродной информации и при введении в организм вызывают развитие специфических иммунологических реакций.
Антигенные вещества представляют собой высокомолекулярные соединения, обладающие определенными свойствами: чужеродностью, антигенностью, иммуногенностью, специфичностью и определенной молекулярной массой. Антигенами могут быть разнообразные вещества белковой природы, а также белки в соединении с липидами и полисахаридами. Антигенными свойствами обладают клетки животного и растительного происхождения, яды животного и растительного происхождения. Антигенными свойствами обладают вирусы, бактерии, микроскопические грибы, простейшие, экзо — и эндотоксины микроорганизмов. Все антигенные вещества имеют ряд общих свойств:
Антигенность – это способность антигена вызывать иммунный ответ. Степень иммунного ответа организма на различные антигены неодинакова, т. е. на каждый антиген вырабатывается неодинаковое количество антител.
Специфичность – это особенность строения веществ, по которой антигены отличаются друг от друга. Ее определяет антигенная детерминанта, т. е. небольшой участок молекулы антигена, который соединяется с выработанным на него антителом.
Иммуногенность — это способность создавать иммунитет. Это понятие относится, главным образом, к микробным антигенам, обеспечивающим создание иммунитета к инфекционным болезням. Антиген, чтобы быть иммуногенным, должен быть чужеродным и иметь достаточно большую молекулярную массу. С увеличением молекулярной массы иммуногенность нарастает. Корпускулярные антигены (бактерии, грибы, эритроциты) более иммуногены, чем растворимые. Среди растворимых антигенов наибольшей иммуногенность обладают высокомолекулярные соединения.
Антигены подразделяют на полноценные и неполноценные. Полноценные антигены вызывают в организме синтез антител или сенсибилизацию лимфоцитов и вступают с ними в реакцию как in vivo, так и in vitro. Для полноценных антигенов характерна строгая специфичность, т. е. они вызывают в организме выработку только специфических антител, вступающих в реакцию только с данным антигеном.
Неполноценные антигены (гаптены) представляют собой сложные углеводы, липиды и другие вещества, не способные вызвать образование антител в организме, но вступающие с ними в специфическую реакцию. Добавление к гаптенам небольшого количества белка придает им свойства полноценного антигена.
Аутоантигены – антигены, образованные из белков собственных тканей, изменивших свои физико-химические свойства под воздействием различных факторов (токсины и ферменты бактерий, лекарственные вещества, ожоги, обморожения, облучение). Такие, измененные белки становятся чужеродными для организма, и организм отвечает выработкой антител, т. е. возникают аутоиммунные заболевания.
Если рассматривать антигенные свойства микроорганизма, то можно отметить, что антигенный состав – это достаточно постоянная характеристика любого микроорганизма. В антигеном комплексе чаще всего встречаются общеродовые антигены (общие для представителей данного рода), группоспецифические (присущие определенной группе), видоспецифические (присущие всем особям данного вида), и штаммоспецифические.
По локализации антигены могут быть поверхностные (К-антигены – антигены клеточной стенки), соматические (О-антигены, локализованы во внутреннем слое клеточной стенки, термостабильны) и жгутиковые (Н-антигены, присутствуют у всех подвижных бактерий, термолабильны). Многие из них активно секретируются клеткой в окружающую среду. В тоже время, существуют гидрофобные антигены, прочно связанные с клеточной стенкой.
Кроме того, патогенные микроорганизмы способны выделять ряд экзотоксинов. Экзотоксины обладают свойствами полноценных антигенов с выраженной неоднородностью в пределах рода и вида. Споры бактериальной клетки также обладают антигенными свойствами: они содержат антиген, общий для вегетативной клетки и споры.
Патогенные микроорганизмы ведут постоянную борьбу с иммунной системой путем изменения структуры поверхностных антигенов. Изменения чаще всего появляются в результате точечных мутаций, в результате появляются варианты существующих антигенов.
Антитела
В процессе эволюции организмы выработали набор защитных приспособлений к патогенным микроорганизмам, включающие неспецифические механизмы, препятствующие проникновению патогенов, вещества неспецифически повреждающие их (лизоцим, комплемент), фагоцитоз и другие клеточные реакции. Вместе с тем, патогенные микроорганизмы тоже научились преодолевать неспецифические барьеры. Поэтому в процессе эволюции появились специфические гуморальные факторы защиты в виде антител и способность организма к выраженному специфическому иммунному ответу.
Антитела – белки, относящиеся к иммуноглобулинам, которые синтезируются лимфоидными и плазматическими клетками в ответ на попадание в организм антигена, обладающими способностью специфически связываться с ним. Антитела составляют более 30% белков сыворотки крови, обеспечивают специфичность гуморального иммунитета благодаря способности связываться только с тем антигеном, который стимулировал их синтез.
Первоначально антитела условно классифицировали по их функциональным свойствам на нейтрализующие, лизирующие и коагулирующие. К нейтрализующим были отнесены антитоксины, антиферменты и вируснейтрализующие лизины. К коагулирующим – агглютинины и преципитины; к лизирующим – гемолитические и комплементсвязывающие антитела. С учетом функциональной способности антител были даны названия серологическим реакциям: агглютинация, гемолиз, лизис, преципитация и др.
В соответствии с Международной классификацией сывороточные белки, несущие функцию антител, получили название иммуноглобулинов (Ig). В зависимости от физикохимических и биологических свойств различают иммуноглобулины классов IgM, IgG, IgA, IgE, IgD.
Иммуноглобулины – белки с четвертичной структурой, т. е. их молекулы построены из нескольких полипептидных цепей. Молекула каждого класса состоит из четырех полипептидных цепей – двух тяжелых и двух легких, связанных между собой дисульфидными мостиками. Легкие цепи – структура общая для всех классов иммуноглобулинов. Тяжелые цепи имеют характерные структурные особенности, присущие определенному классу, подклассу.
Антитела, входящие в определенные классы иммуноглобулинов, обладают различными физическими химическими, биологическими и антигенными свойствами.
Иммуноглобулины содержат три вида антигенных детерминант: изотипические (одинаковые для каждого представителя данного вида), аллотипические (детерминанты, различные у представителей данного вида) и идиотипические (детерминанты, определяющие индивидуальность данного иммуноглобулина и являющиеся различными у антител одного класса, подкласса). Все указанные антигенные различия определяются с помощью специфических сывороток.
Синтез и динамика образования антител
Антитела вырабатывают плазматические клетки селезенки, лимфатических узлов, костного мозга, пейеровых бляшек. Плазматические клетки (антителопродуценты) происходят из предшественников В-клеток после их контакта с антигеном. Механизм синтеза антител аналогичен синтезу любых белков и происходит на рибосомах. Легкие и тяжелые цепи синтезируются отдельно, затем соединяются на полирибосомах, а окончательная их сборка происходит в пластинчатом комплексе.
Динамика образования антител. При первичном иммунном ответе в антителообразовании различают две фазы: индуктивную (латентную) и продуктивную. Индуктивная фаза – это период от момента парентерального введения антигена до появления антигенреактивных клеток (продолжительность не более суток). В эту фазу происходит пролиферация и дифференцировка лимфоидных клеток в направлении синтеза IgM. Вслед за индуктивной фазой наступает продуктивная фаза антителообразования. В этот период, примерно до 10…15 суток уровень антител резко возрастает, при этом уменьшается число клеток, синтезирующих IgM, и нарастает продукция IgA.
Феномен взаимодействия антиген-антитело.
Знание механизмов взаимодействия антигенов и антител раскрывает сущность многообразных иммунологических процессов и реакций, возникающих в организме под влиянием патогенных и непатогенных факторов.
Реакция между антителом и антигеном протекает в две стадии:
— специфическая — непосредственное соединение активного центра антитела с антигенной детерминантой.
— неспецифическая – вторая стадия, когда, отличающийся плохой растворимостью иммунный комплекс выпадает в осадок. Эта стадия возможна в присутствии раствора электролита и визуально проявляется по разному, в зависимости от физического состояния антигена. Если антигены корпускулярные, то имеет место феномен агглютинации (склеивания различных частиц и клеток). Образующиеся конгломераты выпадают в осадок, при этом клетки морфологически не изменяются, теряя подвижность, они остаются живыми.
Внешние и внутренние факторы меняют клеточные циклы здорового человека. В результате образуются аномальные (чужеродные, или синтезированные не так, как свои собственные) молекулы и клетки. Специальные клетки крови и других тканей продуцируют и поддерживают достаточную концентрацию фиксированных на клетках и свободных молекул, которые распознают, связывают (преобразуют) и выводят из организма аномальные молекулы и клетки.
Перераспределение частиц и клеток, «иммунного надзора» во все ткани организма происходит через крово- и лимфоток, а также транспорт через гистогематические барьеры.
Иммунитет (от лат. immunis) дословно означает свободный от чего- либо. Организм здорового человека непрерывно освобождается от веществ и структур, в том числе болезнетворных, как попадающих в него извне, так и образующихся внутри организма.
Источниками внешних (экзогенных) веществ и структур являются компоненты пищи, химические примеси воздуха и капельки жидкости, микроорганизмы, попадающие на кожу, в легкие, ЖКТ. Эндогенными (возникающими в самом организме) веществами, нарушающими постоянство внутренней среды и выводимыми с помощью иммунных механизмов, являются аномальные (мутантные) клетки и их компоненты, появившиеся при делении клеток, внутриклеточном синтезе веществ, метаболиты (шлаки) и др.
Тело человека состоит примерно из 1012-1013генотипически похожих клеток. Если принять, что при делении клеток каждая миллионная клетка подвергается мутации, то в любой момент в организме человека есть примерно 10 млн. аномальных клеток.
Благодаря иммунитету организм опознает, связывает, разрушает и выводит вещества и структуры. Вещества, отличающиеся по происхождению от собственных структур, называют чужеродными.
Иммунитет — способность специальных клеток жидкостей организма опознавать, связывать и удалять (выводить) вещества и структуры, происходящие из клеток других организмов или потерявших сходство с клетками собственного тела.
Иммунитет поддерживает жизнедеятельность организма путем выведения изношенных клеток, белков (гемоглобин, др.), шлаков, возобновления специфических для организма белков, клеток, в том числе клеток крови определенной группы, сохранения чужеродного плода во время беременности, и др. Поэтому понятие иммунитет шире способности защищаться от инфекции. Хотя значение инфекции очевидно: около 50% здоровых людей является носителями болезнетворных микроорганизмов.
Таким образом, иммунитет поддерживает определенные (молекулярные) показатели гомеостаза и, значит, здоровья человека: динамическое равновесие количества удаляемых и восстанавливаемых клеток, тканей и жидкостей тела.
Эти показатели гомеостаза включают не только постоянство жидких сред организма, но и нормальную жизнедеятельность клеток, дифференцировку клеток, скорость образования клеточных клонов, продолжительность жизни клеток и др. Показатели гомеостаза, в том числе количество клеток каждого типа, как и размеры органов зависят от характера жизнедеятельности.
Раздражителями для органов иммунной системы являются антигены — сложные химические вещества, микроорганизмы, появляющиеся в результате деления аномальные клетки или их компоненты.
Эти антигенные воздействия вызывают ответы «органов» иммунной системы — костного мозга, тимуса, селезенки, пейеровых бляшек стенки кишечника, лимфоузлов, лимфатических сосудов и др. Степень активности органов иммунной системы, вызванная воздействием внутренних и внешних антигенов, описывается как состояние — иммунный статус человека, или иммунитет. Условно выделяют клеточные и гуморальные показатели степени активности иммунных органов.
Человек остается здоровым до тех пор, пока не нарушается динамическое равновесие между антигенным воздействием и активностью иммунной системы. Поэтому иммунная система — понятие не столько морфологическое, сколько функциональное.
Врожденный иммунитет — образованная во внутриутробной жизни способность клеток синтезировать мембранные рецепторы к антигенам других организмов, других тканей и некоторым микроорганизмам, а также синтезировать соответствующие антитела и выводить их в жидкости тела.
Приобретенный иммунитет — образованная во внеутробной жизни способность клеток синтезировать мембранные рецепторы к экзогенным антигенам. В общем приобретенный иммунитет менее устойчив, чем врожденный.
Антигены — это макромолекулярные соединения с жесткой структурой, вызывающие иммунный ответ организма
Макромолекулы, отличающиеся по происхождению и строению от основной массы меток организма и вызывающие иммунный ответ, называют антигенами (АГ). АГ поступают извне (пищевые, микробные, бытовые) или образуются внутри (эндогенные) организма. Антигенность вещества относительна: она зависит от способности клеток и находящихся в жидкостях тела веществ распознавать АГ. Антигенность молекул может усиливаться или ослабевать в случае соединения их с другими. Антигенны клетки плода по отношению к матери, сперма относительно слизистой влагалища, кровь одного человека относительно другого.
Иммунная система реагирует на химические вещества различно: легче связывает такие, к которым имеет специальные молекулы- рецепторы. Такие вещества называют антигенами. Другие вещества реагируют с иммунными соединениями и могут разрушать их.
Значит, антигены (греч, ага -против, gennao- создавать) — это воспринимаемые иммунной системой химические раздражители (адекватные), вызывающие иммунные реакции.
Антигенность, т.е. способность вызывать иммунный ответ, приобретается в ходе внутриутробного или внеутробного развития человека.
Главным свойством антигена является его чужеродность, т.е. особенности молекулы, образованные иным, непохожим на собственный, набором синтезирующих ферментов. Антигенная чужеродность проявляется в перестройке внутриклеточного синтеза. Для предотвращения этого антиген разрушается с помощью иммунной системы.
В отличие от химической реакции, взаимодействие антигена с антителом происходит не со всеми однотипными молекулами, а только с той их частью, которая имеет соответствующие детерминанте активные центры. Поэтому антигенность имеет свойство иммунной избирательности.
Аномальные клетки имеют на своих мембранах образованные с участием вируса антигены Т (англ.tumor — опухоль). Узнавание Т- антигенов таких клеток рецепторами (антителами) цитотоксических Т-лимфоцитов (Тц- тимус-зависимые цитотоксические лимфоциты) и связывание тех и других клеток приводит к разрушению и выведению из организма аномальных клеток.
Антигены групп крови представляют собой олигосахариды, связанные с белками поверхности мембран клеток крови. В настоящее время известно более 160 различных антигенов, образующих свыше 20 групп крови. Наиболее распространена АВНО (О) система групповой принадлежности крови. Антигены данной системы объединены в 3 вида: 1) гликофосфолипиды и гликопротеины на поверхности эритроцитов и других клеток, 2) олигосахариды молока и мочи и 3) олигосахариды, связанные с муцинами, секретируемыми желудочно-кишечным, мочевыделительным и дыхательным трактами.
Антигенными свойствами обладают клетки и жидкости плода по отношению к матери. Иммунный ответ здоровой беременной женщины не развивается вследствие специфического его подавления.
Резкое повышение чувствительности иммунной системы проявляется, в частности, в виде аллергической реакции. Антигены, чувствительность к которым значительно усилена и которые вызывают аллергическую реакцию, названы аллергенами (греч. allos — иной. ergen — действие).
Пищевые аллергены вызывают усиленный иммунный ответ не столько благодаря своей природе (наиболее часто аллергическую реакцию вызывают лактоглобулин коровьего молока, казеин, белки крабов, раков и др.), сколько снижением иммунных свойств кишечной стенки.
По источнику антигены делят на эндогенные и экзогенные. Эндогенными антигенами являются аномальные клетки и их компоненты, а также эмбрион для матери. Экзогенными антигенами являются попадающие на поверхность и слизистые оболочки, а также в ЖКТ белковые и полисахаридные вещества пищи, пыли, жидкости, воздуха, а также микроорганизмов.
Пищевые и другие экзогенные антигены изменяют иммунный статус человека. Так, круглые черви — аскариды, трихинеллы, др., попадающие в пищеварительный канал, подавляют иммунитет. Амебы, токсоплазма, giardia, др., попадая в пищеварительный канал, могут как подавлять, так и усиливать иммунный ответ.
Имеют свою флору и наружные половые органы. Несовместимость антигенных свойств, обусловленных различием микрофлоры половых органов супругов, может быть причиной бесплодного брака (10-25% бесплодия). Бытовые аллергены входят в состав пыли (нитраты, смолы, лаки, биологические частицы, др.), косметических средств, покрытий мебели, стен, красок для одежды, обуви и т.д.