Идентифициране на бактерии по антигенна структура. Бактериални антигени
Антигените на бактериите по локализация се разделят на капсулни, соматични, флагеларни и екзопродуктови антигени (фиг. 9.6).
Ориз.
К - капсулен, 1 - вирулентност, Н - камшичести, 0 - соматични
Капсулните антигени или К антигените са най-външните постоянни структури на повърхността на микробната клетка. Според тяхната химическа структура те се идентифицират главно като полизахариди, въпреки че предишното разделяне на Escherichia K-антигени на L- и B-термолабилни антигени също позволява протеиновата природа на тези структури. Тяхната основа в пневмококите се състои от повтарящи се захари: D-глюкоза, O-галактоза и L-рамноза.
Антигенно, капсулните полизахариди са хетерогенни. При пневмония стрептококи, например, се разграничават повече от 80 серологични варианта (серовари), които се използват широко в диагностичната и терапевтичната работа. По-хомогенните К-антигени с полизахаридна природа включват Uантигени на ентеробактерии, Brucella, Francisella; полизахаридно-протеинова природа - Yersinia Y-Y антигени; протеинова природа - М-протеин на стрептококи от група А, протеин А на стафилококи, антигени К-88 и К-99 на ешерихия.
Други външни структури с антигенни свойства включват корд фактора на микобактериите, полипептидните капсули на антраксния микроб, но поради тяхната променливост те не се класифицират като капсулни антигени.
Соматичните антигени или О-антигени са странични олигозахаридни вериги от липополизахариди (ендотоксин), изпъкнали над повърхността на клетъчната стена на грам-отрицателни бактерии. Крайните въглехидратни остатъци в страничните олигозахаридни вериги могат да се различават както по реда на подреждане на въглехидратите в олигозахаридната верига, така и пространствено. Всъщност те са антигенни детерминанти. Salmonella има около 40 такива детерминанти, до четири на повърхността на една клетка. Според тяхната общност салмонелите се обединяват в О-групи. Специфичността на Salmonella O-антиген обаче е свързана с дидезоксихексози, сред които са открити паратоза, колитоза, абеквоз, тевелоза, аскарилоза и др.
Външната полизахаридна част на О-антигена (по-точно ендотоксин) е отговорна за антигенните връзки на ентеробактериите, т.е. за неспецифични серологични тестове, които могат да се използват за идентифициране не само на вида, но и на щама на ентеробактериите.
О антигените се наричат соматични, когато точната им локализация все още не е известна. Всъщност и К-, и О-антигените са повърхностни, разликата е, че К-антигенът екранира О-антигена. Оттук следва: преди разкриването на О-антигена е необходимо суспензията на изследваните бактерии да се подложи на термична обработка.
Флагеларните антигени или Н-антигени присъстват във всички подвижни бактерии. Тези антигени са термолабилни протеинови комплекси от флагела, които много ентеробактерии притежават. Така ентеробактериите имат два комплекта антигенни детерминанти - специфични за щама (О-антиген) и специфични за групата (Н-антиген и К-антиген).
Пълната антигенна формула на грам-отрицателните бактерии е записана в последователността O: N: K. Антигените са най-стабилните маркери на определени патогени, което дава възможност да се направи сериозен епизоотологичен или епидемиологичен анализ.
Бактериалните спори също имат антигенни свойства. Те съдържат антиген, общ за вегетативната клетка, и собствен антиген на спората.
По този начин постоянните, временните структури и форми на бактериите, както и техните метаболити имат независими антигенни свойства, които обаче са характерни за определени видове микроорганизми. Тъй като всички те са маркери на специалната структура на ДНК в този тип бактерии, повърхността на микробната клетка и нейните метаболити често съдържат общи антигенни детерминанти.
Последният факт е важен за усъвършенстване на методите за идентифициране на микроорганизми. Така например, вместо отнемаща време, скъпа и не винаги възпроизводима реакция на неутрализация, може да се използва експресен метод, базиран на откриване на повърхностни детерминанти с помощта на имунофлуоресценция, за определяне на сероварите на ботулиновия микроб.
За разлика от антигени от друг произход, сред бактериалните антигени се разграничават така наречените защитни или защитни антигени. Антителата, създадени срещу тези антигени, защитават организма от дадения патогенен микроорганизъм. Капсулни антигени на пневмококи, М-протеин на стрептококи, А-протеин на стафилококи, протеин на втората фракция на екзотоксина на антраксни бацили, протеинови молекули на долните слоеве на стената на някои грам-отрицателни бактерии и др. Имат защитни свойства. Пречистените защитни антигени нямат пирогенни, алергенни свойства, добре се запазват и следователно се доближават до идеалните ваксини.
Защитните антигени определят имуногенността на микробните антигени. Антигените на не всички микроорганизми са в състояние да създадат еднакво изразен имунитет. За да се увеличи имуногенността, в някои случаи антигенът се смесва с адюванти - неспецифични стимулатори на минерална или органична имуногенеза. По-често за тази цел се използват алуминиев хидроксид, алуминиево-калиева стипца, ланолин, вазелиново масло, бактериален липополизахарид, препарати от бордетел и др. Инокулирането на хора с инактивирани ваксини срещу грип и полиомиелит с непълен адювант на Freund потвърди тяхната ефективност. Подобни адюванти са успешно използвани за повишаване на имуногенността на вирусни ваксини срещу шап, параинфлуенца тип 3, болест на Ауески, кучешка чума, инфекциозен кучешки хепатит, болест на Гъмборо, нюкасълска болест, конски грип, ротавирусна диария при телета и други заболявания. Такива ваксини предизвикват изразен и продължителен имунен отговор. Благодарение на това ефективността на ваксинацията значително се повишава и броят на годишните ваксинации се намалява. Всеки адювант се инжектира в тялото според инструкциите, приложени към него: подкожно, интрамускулно, интраперитонеално и др.
Същността на адювантното действие на тези лекарства е да се предотврати навлизането на смесен с тях антиген в тялото, което удължава неговия имунизиращ ефект, намалява реактогенността и в някои случаи причинява бластна трансформация (фиг. 9.7).
Ориз. 9.7.
Повечето адюванти са способни да отлагат антиген, т.е. адсорбират го на повърхността му и го задържат дълго време в организма, което увеличава продължителността на ефекта му върху имунната система. Въпреки това, използването на микробни адюванти се избягва при производството на антисеруми за имунохимичен анализ, особено за да се установи природата на антигените или антигенните връзки, тъй като те намаляват специфичността на антисерума. Това се случва поради хетерогенността (или хетерофилността) на антигените, т.е. антигенна общност от микроби от различни таксономични групи, тъкани на растения, животни и хора.
Антигенната структура на микроорганизмите е много разнообразна. В микроорганизмите има общи, или групови, и специфични, или типични, антигени.
Груповите антигени са общи за два или повече вида микроби, принадлежащи към един и същи род, а понякога и към различни родове. И така, общите групови антигени присъстват в някои видове от рода Salmonella; причинителите на коремен тиф имат общи групови антигени с патогени на паратиф А и паратиф В (0-1,12).
Специфичните антигени присъстват само в даден тип микроб или дори само в определен тип (вариант) или подтип в рамките на един вид. Определянето на специфични антигени позволява да се диференцират микробите в рамките на род, вид, подвид и дори тип (подтип). И така, в рамките на рода Salmonella са диференцирани повече от 2000 вида Salmonella според комбинацията от антигени, а в подвида на Shigella Flexner - 5 серотипа (сероварианти).
Според локализацията на антигените в микробната клетка има соматични антигени, свързани с тялото на микробната клетка, капсулно-повърхностни или черупкови антигени и флагеларни антигени, разположени във флагелата.
Соматични, О-антигени(от немски ohne Hauch - без дишане), са свързани с тялото на микробна клетка. При грам-отрицателните бактерии О-антигенът е сложен комплекс от липидно-полизахаридно-протеинова природа. Той е силно токсичен и е ендотоксин на тези бактерии. При патогени на кокови инфекции, Vibrio cholerae, патогени на бруцелоза, туберкулоза и някои анаероби са изолирани полизахаридни антигени от тялото на микробните клетки, които определят типичната специфичност на бактериите. Като антигени те могат да бъдат активни в чист вид и в комбинация с липиди.
Камшичета, Н-антигени(от немски Hauch - дъх), имат протеинов характер и се намират във камшичетата на подвижните микроби. Флагеларните антигени се разрушават бързо при нагряване и под действието на фенол. Те се запазват добре в присъствието на формалин. Това свойство се използва при производството на убити диагностични тестове за реакцията на аглутинация, когато е необходимо да се запазят флагелите.
Капсулен, К - антигени, - са разположени на повърхността на микробната клетка и се наричат също повърхностни или черупки. Те са изследвани най-подробно при микроби от семейството на червата, в които се разграничават Vi-, M-, B-, L- и A-антигени. Vi-антигенът е от голямо значение сред тях. За първи път е открит в щамове на коремен тиф с висока вирулентност и е наречен вирулентен антиген. Когато човек е имунизиран с комплекс от О- и Vi- антигени, се наблюдава висока степен на защита срещу коремен тиф. Vi антигенът се разрушава при 60°C и е по-малко токсичен от O антигена. Среща се и в други чревни микроби, като ешерихия коли.
Защитен(от латински protectio - патронаж, защита), или защитен, антигенът се образува от антраксни микроби в тялото на животните и се намира в различни ексудати в случай на антракс. Защитният антиген е част от екзотоксина, секретиран от антраксния микроб и е способен да индуцира имунитет. В отговор на въвеждането на този антиген се образуват комплемент-фиксиращи антитела. Защитен антиген може да се получи чрез отглеждане на антраксния микроб върху сложна синтетична среда. От протективния антиген е приготвена високоефективна химическа ваксина срещу антракс. Протективни протективни антигени са открити и в причинителите на чума, бруцелоза, туларемия, магарешка кашлица.
Пълни антигенипредизвикват в организма синтеза на антитела или сенсибилизацията на лимфоцитите и реагират с тях както in vivo, така и in vitro. Пълноценните антигени се характеризират със строга специфичност, т.е. те предизвикват в организма производството на само специфични антитела, които реагират само с този антиген. Тези антигени включват протеини от животински, растителен и бактериален произход.
Дефектни антигени (хаптени) са сложни въглехидрати, липиди и други вещества, които не са способни да предизвикат образуването на антитела, но влизат в специфична реакция с тях. Хаптените придобиват свойствата на пълноценни антигени само ако се въвеждат в тялото в комбинация с протеин.
Типични представители на хаптените са липиди, полизахариди, нуклеинови киселини, както и прости вещества: багрила, амини, йод, бром и др.
Ваксинацията като метод за предотвратяване на инфекциозни заболявания. Историята на развитието на ваксинацията. Ваксини. изисквания към ваксините. Фактори, които определят възможността за създаване на ваксини.
Ваксините са биологично активни лекарства, които предотвратяват развитието на инфекциозни заболявания и други прояви на имунопатология. Принципът на използване на ваксините е да се ускори създаването на имунитет и в резултат на това резистентност към развитието на болестта. Ваксинацията се отнася до дейности, насочени към изкуствена имунизация на населението чрез въвеждане на ваксини за повишаване на устойчивостта към болестта. Целта на ваксинацията е да създаде имунологична памет срещу определен патоген.
Разграничете пасивната и активната имунизация. Въвеждането на имуноглобулини, получени от други организми, е пасивна имунизация. Използва се както за терапевтични, така и за профилактични цели. Въвеждането на ваксини е активна имунизация. Основната разлика между активната имунизация и пасивната имунизация е формирането на имунологична памет.
Имунологичната памет осигурява ускорено и по-ефективно отстраняване на чужди агенти, когато се появят отново в организма. В основата на имунологичната памет са Т- и В-клетките на паметта.
Първата ваксина получи името си от думата ваксиния(vaccinia) е вирусно заболяване по говедата. Английският лекар Едуард Дженър за първи път използва ваксината срещу едра шарка върху момчето Джеймс Фипс, получена от везикулите на ръката на болен от кравешка шарка през 1796 г. Едва след почти 100 години (1876-1881) Луи Пастьор формулира основния принцип на ваксинацията - използването на отслабени препарати от микроорганизми за формиране на имунитет срещу вирулентни щамове.
Някои от живите ваксини са създадени от съветски учени, например П. Ф. Здродовски създава ваксина срещу тиф през 1957-59 г. Противогрипната ваксина е създадена от група учени: А. А. Смородинцев, В. Д. Соловьов, В. М. Жданов през 1960 г. П. А. Вершилова през 1947-51 г. създава жива ваксина срещу бруцелоза.
Ваксината трябва да отговаря на следните изисквания:
● активират клетки, участващи в обработката и представянето на антигена;
● съдържат епитопи за Т- и Т-клетки, осигуряващи клетъчен и хуморален отговор;
● лесен за обработка с последващо ефективно представяне от антигени на хистосъвместимост;
● индуцират образуването на ефекторни Т-клетки, антитяло-продуциращи клетки и съответните клетки на паметта;
● предотвратяване на развитието на болестта за дълго време;
● да са безвредни, т.е. да не причиняват сериозни заболявания и странични ефекти.
Ефективността на ваксинацията всъщност е процентът на ваксинираните, които са отговорили на ваксинацията с образуването на специфичен имунитет. Така, ако ефективността на дадена ваксина е 95%, това означава, че от 100 ваксинирани 95 са надеждно защитени, а 5 все още са изложени на риск от заболяването. Ефективността на ваксинацията се определя от три групи фактори. Фактори, които зависят от препарата на ваксината: свойствата на самата ваксина, които определят нейната имуногенност (жива, инактивирана, корпускулярна, субединица, количество имуноген и адюванти и др.); качеството на ваксиналния продукт, т.е. имуногенността не е загубена поради изтичане на срока на годност на ваксината или поради факта, че тя не е била съхранявана или транспортирана правилно. Фактори, зависещи от ваксинираните: генетични фактори, които определят принципната възможност (или невъзможност) за развитие на специфичен имунитет; възраст, тъй като имунният отговор се определя най-тясно от степента на зрялост на имунната система; здравословно състояние "като цяло" (растеж, развитие и малформации, хранене, остри или хронични заболявания и др.); фоновото състояние на имунната система - предимно наличието на вродени или придобити имунодефицити.
Микробната идентификация е определянето на систематичната позиция на култура, изолирана от източник, до нивото на вид или вариант. В случай на увереност в чистотата на културата, изолирана по време на метода на културата, те започват да я идентифицират, разчитайки на ключовете (т.е. известен списък на ензимната активност, известна антигенна структура), класификация и характеризиране на описания тип щамове в ръководствата.
За целите на идентификацията се използва набор от характеристики: морфологичен(форма, размер, структура, наличие на флагели, капсули, спори, относителна позиция в намазката), тинкториален(оцветяване по Грам и други методи), химически(G+C в ДНК и съдържание, напр. пептидогликан, целулоза, хитин и др.), културни(хранителни изисквания, условия, темпове и характер на растеж на различни среди), биохимичен(ензимно разграждане и трансформация на различни вещества с образуването на междинни и крайни продукти), серологични(антигенна структура, специфичност, асоциации), околната среда(вирулентност, токсигенност, токсичност, алергенност на микробите и техните продукти, набор от възприемчиви животни и други биосистеми, тропизъм, междувидови и вътревидови взаимоотношения, влияние на факторите на околната среда, включително фаги, бактериоцини, антибиотици, антисептици, дезинфектанти).
При идентифициране на микроорганизми не е необходимо да се изследват всички свойства. Освен това от икономическа гледна точка е важно наборът от тествани тестове да не надвишава необходимото; също така е желателно да се използват прости (но надеждни) тестове, достъпни за широк кръг от лаборатории.
Идентифицирането на микроорганизмите започва с определянето на културата на големи таксони (тип, клас, разред, семейство). За да направите това, често е достатъчно да се определи източникът на култура, морфологични и културни свойства, петна по Грам или Романовски-Гимза. За установяване на рода, вида и особено на варианта е необходимо да се приложи определението за биохимични, серологични и екологични характеристики. Схемите за идентифициране на микроби се различават значително. Така че, при идентифицирането на бактериите, акцентът е върху биохимичните и серологичните свойства, гъбичките и протозоите - върху морфологичните характеристики на клетките и колониите. При идентифициране на вируси се използва методът на молекулярната хибридизация за установяване на специфичността на генома, както и специални серологични тестове.
Биохимичната идентификация на чиста бактериална култура се извършва с диференциална диагностична среда. Диференциалната диагностична среда съдържа субстрат за всеки ензим, открит в микроб, и индикатор, който фиксира промяната в рН на хранителната среда и я оцветява в цветове, характерни за киселинни или алкални стойности на рН (фиг. 2.1).
Фиг.2.1. Пример за биохимичната (ензимна) активност на представители на семейство Enterobacteriaceae. Към средата се добавя индикатор бромофенол синьо, при неутрални стойности на рН средата има тревистозелен цвят, при киселинни стойности е жълт, при алкални стойности на рН е син. Индолът е алкален продукт, наличието на уреаза е придружено от образуването на урея (алкални стойности на рН), ферментацията на въглехидратите е придружена от образуването на киселина. Положителният тест за сероводород е придружен от почерняване на средата поради действието на специален реагент
Серологична идентификацияпредполага определяне на антигенната специфичност на изследваната култура от микроби и антигенната формула - символично показване на антигенната структура на бактериите. Например, антигенната структура на S. typhi е означена като O9,12:Vi:Hd; един от сероварите на E. coli като O111:K58:H2. Антигенната формула се определя в тест за аглутинация върху стъкло с помощта на набор от монорецепторни антисеруми, т.е. антитела срещу специфични бактериални антигени. Като изследвани антигени се използва отгледана култура от бактерии, всеки микроб е корпускуларен антиген, който дава феномена на аглутинация, когато към него се добавят специфични антитела. Някои проблеми възникват при изследването на капсулни бактерии: капсулата екранира соматичния антиген, така че неговата бактериална култура се загрява за изследването. Високата температура допринася за разрушаването на термолабилната капсула и О-антигенът става достъпен за типизиране. Техника за създаване на реакция на аглутинация върху стъкло. Капка физиологичен разтвор (контрола) и капка антисерум се нанасят върху чиста, обезмаслена чаша. Ако има няколко антисерума, тогава се вземат няколко чаши. Във всяка капка се въвежда микробна култура с помощта на бактериална примка. В рамките на 1-3 минути се наблюдава появата на аглутинати, които се образуват при специфичното свързване на определени антитела с бактериални антигени и последващото им свързване в големи, видими за окото люспи.
Бактериални антигени:
специфични за групата (намерени в различни видове от същия род или семейство)
видово специфични (при различни представители на един и същи вид);
специфични за типа (определяне на серологични варианти - серовари, антигеновари в рамките на един вид).
В зависимост от локализацията в бактериалната клетка се разграничават К-, Н-, О-антигени (обозначени с букви от латинската азбука).
O-AG - липополизахарид на клетъчната стена на грам-отрицателни бактерии. Състои се от полизахаридна верига (всъщност O-Ag) и липид А.
Полизахаридът е термостабилен (издържа на кипене 1-2 часа), химически стабилен (издържа на обработка с формалин и етанол). Чистият O-AG е слабо имуногенен. Той показва структурна променливост и разграничава много сероварианти на бактерии от един и същи вид. Например, всяка група Salmonella се характеризира с наличието на определен O-AG (полизахарид) - в група А
Това е фактор 2, група В има фактор 4 и т.н. В R-формите на бактериите O-AG губи странични вериги
полизахарид и типова специфичност.
Липид А – съдържа глюкозамин и мастни киселини. Има силна адювантна, неспецифична имуностимулираща активност и токсичност. Като цяло LPS е ендотоксин. Вече в малки дози, той причинява треска поради активирането на макрофагите и освобождаването на IL1, TNF и други цитокини, дегранулация на дегранулоцити и агрегация на тромбоцитите. Може да се свърже с всякакви клетки в тялото, но особено с макрофагите. В големи дози инхибира фагоцитозата, причинява токсикоза, дисфункция на сърдечно-съдовата система, тромбоза, ендотоксичен шок. LPS на някои бактерии е част от имуностимулатори (продигиозан,
пирогенал). Пептидогликаните на бактериалната клетъчна стена имат силен адювантен ефект върху SI клетките.
H-AGе част от бактериалните флагели, основата му е белтъкът флагелин. Термолабилен.
К-АГе хетерогенна група от повърхностни, капсулни AG бактерии.
Те са в капсула. Те съдържат главно киселинни полизахариди, които включват галактуронова, глюкуронова и идуронова киселини. Съществуват вариации в структурата на тези антигени, въз основа на които се разграничават например 75 вида (серотипове) пневмококи, 80 вида Klebsiella и др. Капсулните антигени се използват за приготвяне на ваксини срещу менингококи, пневмококи и Klebsiella. Въпреки това, прилагането на високи дози полизахаридни антигени може да предизвика толерантност.
Антигени на бактериите също са техните токсини, рибозоми и ензими.
Някои микроорганизми съдържат кръстосано реактивни антигенни детерминанти, открити в микроорганизми и хора/животни.
В микробите от различни видове и при хората има общи, подобни по структура, AG. Тези явления се наричат антигенна мимикрия. Често кръстосано реактивните антигени отразяват филогенетичната общност на тези представители, понякога те са резултат от случайно сходство в конформацията и зарядите - AG молекули.
Например, Forsman's AG се намира в еритроцитите на барах, салмонела и в морски свинчета.
Хемолитичните стрептококи от група А съдържат кръстосано реагиращи антигени (по-специално М-протеин), които са общи с антигените на ендокарда и гломерулите на човешките бъбреци. Такива бактериални антигени предизвикват образуването на антитела, които реагират кръстосано с човешки клетки, което води до развитие на ревматизъм и постстрептококов гломерулонефрит.
Причинителят на сифилиса има фосфолипиди, подобни по структура на тези, открити в сърцето на животните и хората. Следователно кардиолипиновият антиген на сърцето на животните се използва за откриване на антитела срещу спирохета при болни хора (реакция на Васерман).
Антигени на микроорганизми
Всеки микроорганизъм, колкото и примитивен да е, съдържа няколко антигена. Колкото по-сложна е структурата му, толкова повече антигени могат да бъдат намерени в състава му.
В различни микроорганизми, принадлежащи към едни и същи систематични категории, се разграничават групово-специфични антигени - те се намират в различни видове от един и същи род или семейство, видово-специфични - в различни представители на един и същи вид и типоспецифични (вариантни) антигени - в различни варианти в рамките на едно и също и от един и същи вид. Последните се подразделят на серологични варианти или серовари. Сред бактериалните антигени има Н, О, К и др.
Флагеларни Н-антигени. Както подсказва името, тези антигени са част от бактериалните флагели. H-антгенът е флагелинов протеин. Разрушава се при нагряване и след обработка с фенол запазва антигенните си свойства.
Соматичен О-антиген. Преди това се смяташе, че О-антигенът е затворен в съдържанието на клетката, нейната сома, и затова се наричаше соматичен антиген. Впоследствие се оказа, че този антиген е свързан с клетъчната стена на бактериите.
О антигенът на Грам-отрицателните бактерии е свързан с LPS на клетъчната стена. Детерминантните групи на този кохезивен комплексен антиген са крайните повтарящи се единици на полизахаридните вериги, свързани с основната му част. Съставът на захарите в детерминантните групи, както и техният брой, не е еднакъв при различните бактерии. Най-често съдържат хексози (галактоза, глюкоза, рамноза и др.), аминозахар (М-ацетилглюкозамин). О-антигенът е термично стабилен: запазва се при кипене за 1-2 часа, не се разрушава след обработка с формалин и етанол. Когато животните се имунизират с живи култури, които имат камшичета, се образуват антитела към О- и Н-антигени, а при имунизация с варена култура се образуват антитела само към О-антгена.
К-антигени (капсулни). Тези антигени са добре проучени при Escherichia и Salmonella. Те, подобно на О-антигените, са тясно свързани с LPS на клетъчната стена и капсулата, но за разлика от О-антигена, те съдържат главно киселинни нолизахариди: глюкуронова, галактуронова и други уронови киселини. По чувствителност към температура К-антигените се делят на А-, В- и L-антигени. Най-термично стабилни са А-антигените, които издържат на кипене повече от 2 ч. В-антигените издържат нагряване при температура 60°С за един час, а L-антигените се разрушават при нагряване до 60°С.
К-антигените са разположени по-повърхностно от О-антигените и често маскират последните. Следователно, за да се открият О-антигени, е необходимо първо да се унищожат К-антигените, което се постига чрез кипене на културите. Така нареченият Vi антиген принадлежи към капсулните антигени. Намира се в коремен тиф и някои други ентеробактерии с висока вирулентност, поради което този антиген се нарича вирулентен антиген.
Капсулни антигени с полизахаридна природа са открити в пневмококи, Klebsiella и други бактерии, които образуват изразена капсула. За разлика от групово-специфичните О-антигени, те често характеризират антигенните характеристики на определени щамове (варианти) на даден вид, които на тази основа се подразделят на серовари. При антраксните бацили капсулният антиген се състои от полипептиди.
Антигени на бактериални токсини. Бактериалните токсини имат пълни антигенни свойства, ако са разтворими съединения с протеинова природа.
Ензимите, произведени от бактерии, включително факторите на патогенност, имат свойствата на пълни антигени.
защитни антигени. Първо се открива в ексудата на засегнатата тъкан при антракс. Те имат силно изразени антигенни свойства, които осигуряват имунитет към съответния инфекциозен агент. Защитни антигени се образуват и от някои други микроорганизми, когато навлязат в организма гостоприемник, въпреки че тези антигени не са техни постоянни компоненти.
Вирусни антигени. Всеки вирион на всеки вирус съдържа различни антигени. Някои от тях са специфични за вируса. Съставът на други антигени включва компоненти на клетката гостоприемник (липиди, въглехидрати), които са включени във външната й обвивка. Антигените на простите вириони са свързани с техните нуклеокапсиди. По химичен състав те спадат към рибонуклеопротеините или дезоксирибонуклеопротеините, които са разтворими съединения и затова се означават като S-антигени (solutio-solution). В сложно организираните вириони някои антигенни компоненти са свързани с нуклеокапсиди, други с гликопротеини на външната обвивка. Много прости и сложни вириони съдържат специални повърхностни V-антигени - хемаглутинин и ензима невраминидаза. Антигенната специфичност на хемаглутинина варира от вирус до вирус. Този антиген се открива в реакцията на хемаглутинация или нейната разновидност - реакцията на хемадсорбция. Друга особеност на хемаглутинина се проявява в антигенната функция да предизвиква образуването на антитела - антигемашпотинини и да влиза в реакция на инхибиране на хемаглутинацията (HITA) с тях.
Вирусните антигени могат да бъдат групово специфични, ако се намират в различни видове от един и същи род или семейство, и типоспецифични, присъщи на отделни щамове от един и същи вид. Тези разлики се вземат предвид при идентифицирането на вируси.
Наред с изброените антигени в състава на вирусните частици могат да присъстват антигени на клетката гостоприемник. Например, грипен вирус, отгледан върху алантоисната мембрана на пилешки ембрион, реагира с антисерум, приготвен за алантоисната течност. Същият вирус, взет от белите дробове на заразени мишки, реагира с антисеруми към белите дробове на тези животни и не реагира с антисеруми към алантоична течност.
Хетерогенни антигени (хетероантигени). Общите антигени, открити в представители на различни видове микроорганизми, животни и растения, се наричат хетерогенни. Например, хетерогенният антиген на Forsman се намира в протеинови структури на органи на морско свинче, в еритроцити на овен и в салмонела.
антигени на човешкото тяло
Всички тъкани и клетки на човешкото тяло имат антигенни свойства. Някои антигени са специфични за всички бозайници, други са видово специфични за хората, а трети са за определени групи, те се наричат изоантигени (например кръвногрупови антигени). Антигените, които са уникални за даден организъм, се наричат алоантигени (на гръцки allos – друг). Към тях спадат антигените на тъканната съвместимост – продуктите на гените на главния комплекс за тъканна съвместимост MHC (Major Histocompatibility Complex), характерен за всеки индивид. Антигените на различни индивиди, които нямат различия, се наричат сингенни. Органите и тъканите, в допълнение към други антигени, имат специфични за тях органни и тъканни антигени. Едноименните тъкани при хора и животни имат антигенно сходство. Има стадийно специфични антигени, които се появяват и изчезват на определени етапи от развитието на тъканите или клетките. Всяка клетка съдържа антигени, характерни за външната мембрана, цитоплазмата, ядрото и други компоненти.
Антигените на всеки организъм обикновено не предизвикват имунологични реакции в него, тъй като организмът е толерантен към тях. Но при определени условия те придобиват признаци на чуждост и се превръщат в автоантигени, а реакцията срещу тях се нарича автоимунна.
Туморни антигени и противотуморен имунитет. Раковите клетки са варианти на нормалните телесни клетки. Следователно те се характеризират с антигени на тези тъкани от
които произхождат, както и антигени, специфични за тумора и съставляващи малка част от всички клетъчни антигени. В хода на канцерогенезата настъпва клетъчна дедиференциация, поради което може да се появи загуба на някои антигени, появата на антигени, характерни за незрели клетки, до ембрионални (фетопротеини). Тумор-специфичните антигени са специфични само за даден тип тумор и често за тумор в даден индивид. Туморите, индуцирани от вируси, могат да имат вирусни антигени, които са еднакви за всички тумори, индуцирани от даден вирус. Под въздействието на антитела в растящия тумор неговият антигенен състав може да се промени.
Лабораторната диагностика на туморно заболяване включва откриване на антигени, характерни за тумора, в кръвни серуми. За тази цел медицинската индустрия в момента подготвя диагностични комплекти, съдържащи всички необходими съставки за откриване на антигени в ензимен имуноанализ, радиоимуноанализ, имунолуминесцентен анализ.
Устойчивостта на организма към туморен растеж се осигурява от действието на естествените клетки убийци, които съставляват 15% от всички лимфоцити, постоянно циркулиращи в кръвта и всички тъкани на тялото. Естествените убийци (NK) имат способността да разграничават всички клетки, които имат признаци на чуждост, включително туморни клетки, от нормалните клетки на тялото и да унищожават чуждите клетки. При стресови ситуации, заболявания, имуносупресивни ефекти и някои други ситуации броят и активността на НК намаляват и това е една от причините за началото на туморния растеж. По време на развитието на тумора неговите антигени предизвикват имунологична реакция, но тя обикновено е недостатъчна, за да спре растежа на тумора. Причините за това явление са многобройни и не са добре разбрани. Те включват:
ниска имуногенност на туморните антигени поради близостта им до нормалните телесни антигени, към които тялото е толерантно;
развитие на толерантност вместо положителен отговор;
развитието на имунен отговор от хуморален тип, докато само клетъчните механизми могат да потиснат тумора;
имуносупресивни фактори, продуцирани от злокачествен тумор.
Химиотерапията и лъчетерапията на тумори, стресовите ситуации по време на хирургични интервенции могат да бъдат допълнителни фактори, които намаляват имунната защита на организма. Мерките за повишаване на нивото на антитуморна резистентност включват използването на имуностимулиращи средства, цитокинови препарати, стимулиране на имуноцитите на пациента in vitro с връщане в кръвния поток на пациента.
Изоантигени. Това са антигени, по които отделни индивиди или групи от индивиди от един и същи вид се различават един от друг.
В еритроцитите, левкоцитите, тромбоцитите, както и в кръвната плазма на хората са открити няколко десетки вида изоантигени.
Генетично свързаните изоантигени се комбинират в групи, които са получили имената: системата LVO, резус и др. Разделянето на хората на групи според системата ABO се основава на наличието или отсъствието на антигени върху еритроцитите, обозначени като А и Б. В в съответствие с това всички хора се разделят на 4 групи. Група I (0) - няма антигени, група II (A) - еритроцитите съдържат антиген А, група
III (B) - еритроцитите имат антиген B, група IV (AB) - еритроцитите имат и двата антигена. Тъй като в околната среда има микроорганизми, които имат същите антигени (наричат се кръстосано реагиращи), човек има антитела към тези антигени, но само към тези, които няма. Тялото е толерантно към собствените си антигени. Следователно в кръвта на лица от I група има антитела към антигени А и В, в кръвта на лица от II група - анти-В, в кръвта на лица от III група - анти-А, в кръвта на лица
Антитела от група IV към А и Vantigens не се съдържат. При преливане на кръв или еритроцити на реципиент, чиято кръв съдържа антитела към съответния антиген, в съдовете настъпва аглутинация на трансфузирани несъвместими еритроцити, което може да причини шок и смърт на реципиента. Съответно хората от група I (0) се наричат универсални донори, а хората от група IV (AB) се наричат универсални реципиенти. В допълнение към антигените А и В, човешките еритроцити могат да имат и други изоантигени (M, M2, N, N2) и т.н. Към тези антигени няма изоантитела и следователно тяхното присъствие не се взема предвид при кръвопреливане.
Антигени на главния комплекс за тъканна съвместимост. В допълнение към антигените, общи за всички хора и груповите антигени, всеки организъм има уникален набор от антигени, които са уникални за него. Тези антигени са кодирани от група гени, разположени на хромозома 6 при хората и се наричат антигени на основния комплекс за тъканна съвместимост и се обозначават като MHC антигени (на английски Major histocompatibility complex). Човешките MHC антигени са открити за първи път върху левкоцити и затова имат друго име HLA (човешки левкоцитни антигени). MHC антигените са гликопротеини и се съдържат в мембраните на телесните клетки, определяйки неговите индивидуални свойства и предизвиквайки трансплантационни реакции, за които са получили трето име - трансплантационни антигени. В допълнение, МНС антигените играят незаменима роля в индуцирането на имунен отговор към всеки антиген.
MHC гените кодират три класа протеини, два от които са пряко свързани с функционирането на имунната система и са обсъдени по-долу, а протеините от клас III включват компоненти на комплемента, цитокини от групата на TNF и протеини на топлинен шок.
Протеините от клас I се намират на повърхността на почти всички телесни клетки. Те се състоят от две полипептидни вериги: тежката верига е нековалентно свързана с втората р верига. Веригата съществува в три варианта, което определя разделянето на клас антигени в три серологични групи А, В и С. Тежката верига предизвиква контакт на цялата структура с клетъчната мембрана и нейната активност. Rchain е микроглобулин, еднакъв за всички групи. Всеки антиген от клас I се обозначава с латинска буква и сериен номер на този антиген.
Антигените от клас I осигуряват представянето на антигени на цитотоксични С08+ лимфоцити, а разпознаването на този антиген от антиген-представящи клетки на друг организъм по време на трансплантация води до развитие на трансплантационен имунитет.
МНС клас II антигените се намират предимно върху антиген-представящи клетки - дендритни, макрофаги, В лимфоцити. Върху макрофагите и В-лимфоцитите тяхната експресия рязко се увеличава след клетъчно активиране. Антигените от клас II са разделени на 5 групи, всяка от които съдържа от 3 до 20 антигена. За разлика от антигените от клас I, които се откриват при серологични тестове, като се използват серуми, съдържащи антитела към тях, антигените от клас II се откриват най-добре в клетъчни тестове - клетъчно активиране, когато тестовите клетки се култивират съвместно със стандартни лимфоцити.
