Identifizierung von Bakterien durch antigene Struktur. Bakterielle Antigene
Antigene von Bakterien nach Lokalisierung werden in kapsuläre, somatische, flagellare und Exoprodukt-Antigene unterteilt (Abb. 9.6).
Reis.
K - Kapsel, 1 - Virulenz, H - Flagellat, 0 - somatisch
Kapselantigene oder K-Antigene sind die äußersten permanenten Strukturen auf der Oberfläche einer mikrobiellen Zelle. Gemäß ihrer chemischen Struktur werden sie hauptsächlich als Polysaccharide identifiziert, obwohl die frühere Aufteilung der Escherichia K-Antigene in L- und B-thermolabile Antigene auch die Proteinnatur dieser Strukturen zuließ. Ihre Basis bilden in Pneumokokken wiederkehrende Zucker: D-Glucose, O-Galactose und L-Rhamnose.
Antigenisch sind Kapselpolysaccharide heterogen. Bei Pneumonie-Streptokokken werden beispielsweise mehr als 80 serologische Varianten (Serovare) unterschieden, was in diagnostischen und therapeutischen Arbeiten weit verbreitet ist. Homogenere K-Antigene mit Polysaccharidnatur umfassen U-Antigene von Enterobakterien, Brucella, Francisella; Polysaccharid-Protein-Natur – Yersinia Y-Y-Antigene; Proteinnatur - M-Protein von Streptokokken der Gruppe A, Protein A von Staphylokokken, Antigene K-88 und K-99 von Escherichia.
Andere äußere Strukturen mit antigenen Eigenschaften umfassen den Kordfaktor von Mykobakterien, die Polypeptidkapseln der Anthrax-Mikrobe, aber aufgrund ihrer Variabilität werden sie nicht als Kapselantigene klassifiziert.
Somatische Antigene oder O-Antigene sind seitliche Oligosaccharidketten von Lipopolysacchariden (Endotoxin), die über die Oberfläche der Zellwand von gramnegativen Bakterien hinausragen. Endständige Kohlenhydratreste in seitlichen Oligosaccharidketten können sich sowohl in der Reihenfolge der Anordnung der Kohlenhydrate in der Oligosaccharidkette als auch sterisch unterscheiden. Tatsächlich sind sie antigene Determinanten. Salmonella hat etwa 40 solcher Determinanten, bis zu vier auf der Oberfläche einer Zelle. Salmonellen werden entsprechend ihrer Gemeinsamkeit in O-Gruppen zusammengefasst. Die Spezifität des Salmonella-O-Antigens ist jedoch mit Didesoxyhexosen verbunden, unter denen Paratose, Colitosis, Abekvoz, Tevelose, Ascarylose usw. gefunden wurden.
Der äußere Polysaccharidteil des O-Antigens (genauer Endotoxin) ist für die antigenen Bindungen von Enterobakterien, d.h. für unspezifische serologische Tests, mit denen nicht nur die Spezies, sondern auch der Enterobakterienstamm identifiziert werden kann.
O-Antigene wurden als somatisch bezeichnet, wenn ihre genaue Lokalisierung noch nicht bekannt war. Tatsächlich sind sowohl K- als auch O-Antigene Oberflächenantigene, der Unterschied besteht darin, dass das K-Antigen das O-Antigen abschirmt. Daraus folgt: Vor der Aufdeckung des O-Antigens ist es notwendig, die Suspension der untersuchten Bakterien einer thermischen Behandlung zu unterziehen.
Flagellenantigene oder H-Antigene sind in allen beweglichen Bakterien vorhanden. Diese Antigene sind thermolabile Flagellum-Proteinkomplexe, die viele Enterobakterien besitzen. Somit haben Enterobakterien zwei Sätze von antigenen Determinanten – stammspezifische (O-Antigen) und gruppenspezifische (H-Antigen und K-Antigen).
Die vollständige antigene Formel gramnegativer Bakterien ist in der Reihenfolge O: N: K geschrieben. Antigene sind die stabilsten Marker bestimmter Krankheitserreger, was eine seriöse epizootologische oder epidemiologische Analyse ermöglicht.
Bakteriensporen haben auch antigene Eigenschaften. Sie enthalten ein der vegetativen Zelle gemeinsames Antigen und ein eigentliches Sporenantigen.
Somit haben die permanenten, temporären Strukturen und Formen von Bakterien sowie ihre Metaboliten unabhängige antigene Eigenschaften, die jedoch für bestimmte Arten von Mikroorganismen charakteristisch sind. Da sie alle Marker der speziellen DNA-Struktur dieser Bakterienart sind, enthalten die Oberfläche einer mikrobiellen Zelle und ihrer Metaboliten häufig gemeinsame antigene Determinanten.
Die letztere Tatsache ist wichtig, um Verfahren zur Identifizierung von Mikroorganismen zu verbessern. So kann beispielsweise anstelle einer zeitaufwändigen, teuren und nicht immer reproduzierbaren Neutralisationsreaktion ein Expressverfahren basierend auf dem Nachweis von Oberflächendeterminanten mittels Immunfluoreszenz zur Bestimmung der Serovare des Botulinummikrobes eingesetzt werden.
Im Gegensatz zu Antigenen anderer Herkunft werden bei bakteriellen Antigenen sogenannte Schutz- oder Schutzantigene unterschieden. Gegen diese Antigene entwickelte Antikörper schützen den Organismus vor dem jeweiligen pathogenen Mikroorganismus. Kapselantigene von Pneumokokken, M-Protein von Streptokokken, A-Protein von Staphylokokken, Protein der zweiten Fraktion von Exotoxin von Milzbrandbazillen, Proteinmoleküle der unteren Wandschichten einiger gramnegativer Bakterien usw. haben schützende Eigenschaften. Gereinigte Schutzantigene haben keine pyrogenen, allergenen Eigenschaften, sind gut konserviert und kommen daher idealen Impfstoffzubereitungen nahe.
Schutzantigene bestimmen die Immunogenität mikrobieller Antigene. Antigene nicht aller Mikroorganismen können eine gleich ausgeprägte Immunität erzeugen. Um die Immunogenität zu erhöhen, wird das Antigen in einigen Fällen mit Adjuvantien gemischt - unspezifischen Stimulatoren der mineralischen oder organischen Immunogenese. Häufiger werden zu diesem Zweck Aluminiumhydroxid, Aluminium-Kalium-Alaun, Lanolin, Vaselineöl, bakterielles Lipopolysaccharid, Bordellpräparate usw. verwendet. Adjuvans). Die Impfung von Menschen mit inaktivierten Influenza- und Polio-Impfstoffen mit unvollständigem Freund-Adjuvans hat ihre Wirksamkeit bestätigt. Ähnliche Adjuvantien wurden erfolgreich verwendet, um die Immunogenität viraler Impfstoffe gegen MKS, Parainfluenza Typ 3, Aujeszky-Krankheit, Hundestaupe, infektiöse Hundehepatitis, Gumboro-Krankheit, Newcastle-Krankheit, Pferdegrippe, Kälberrotavirus-Durchfall und andere Krankheiten zu verstärken. Solche Impfstoffe verursachen eine ausgeprägte und verlängerte Immunantwort. Dadurch wird die Wirksamkeit der Impfung deutlich erhöht und die Anzahl der jährlichen Impfungen reduziert. Jedes Adjuvans wird gemäß den beigefügten Anweisungen in den Körper injiziert: subkutan, intramuskulär, intraperitoneal usw.
Das Wesen der adjuvanten Wirkung dieser Medikamente besteht darin, den Eintritt eines mit ihnen gemischten Antigens in den Körper zu verhindern, was seine immunisierende Wirkung verlängert, die Reaktogenität verringert und in einigen Fällen eine Blastentransformation verursacht (Abb. 9.7).
Reis. 9.7.
Die meisten Adjuvantien sind in der Lage, Antigen abzulagern, d.h. adsorbieren es an seiner Oberfläche und halten es lange im Körper, was die Dauer seiner Wirkung auf das Immunsystem verlängert. Jedoch wird die Verwendung von mikrobiellen Hilfsstoffen bei der Herstellung von Antiseren für die immunchemische Analyse vermieden, insbesondere um die Natur von Antigenen oder antigenen Bindungen festzustellen, da sie die Spezifität der Antiseren verringern. Dies geschieht aufgrund der Heterogenität (oder Heterophilie) von Antigenen, d.h. antigene Gemeinschaft von Mikroben verschiedener taxonomischer Gruppen, Gewebe von Pflanzen, Tieren und Menschen.
Die antigene Struktur von Mikroorganismen ist sehr vielfältig. In Mikroorganismen gibt es gemeinsame oder Gruppen- und spezifische oder typische Antigene.
Gruppenantigene sind zwei oder mehr Arten von Mikroben gemeinsam, die zur selben Gattung und manchmal zu verschiedenen Gattungen gehören. So sind gemeinsame Gruppenantigene in bestimmten Arten der Gattung Salmonella vorhanden; Erreger von Typhus haben gemeinsame Gruppenantigene mit Erregern von Paratyphus A und Paratyphus B (0-1.12).
Spezifische Antigene sind nur in einem bestimmten Mikrobentyp oder sogar nur in einem bestimmten Typ (Variante) oder Subtyp innerhalb einer Spezies vorhanden. Die Bestimmung spezifischer Antigene ermöglicht es, Mikroben innerhalb einer Gattung, Art, Unterart und sogar Art (Subtyp) zu differenzieren. So wurden innerhalb der Gattung Salmonella mehr als 2000 Salmonella-Typen nach der Kombination von Antigenen und in der Unterart von Shigella Flexner - 5 Serotypen (Serovarianten) unterschieden.
Entsprechend der Lokalisierung von Antigenen in einer mikrobiellen Zelle gibt es somatische Antigene, die mit dem Körper der mikrobiellen Zelle, der Kapseloberfläche oder den Schalenantigenen und Flagellenantigenen, die sich in den Flagellen befinden, assoziiert sind.
Somatisch, O-Antigene(aus dem Deutschen ohne Hauch - ohne Atmung), sind mit dem Körper einer mikrobiellen Zelle verbunden. In gramnegativen Bakterien ist das O-Antigen ein komplexer Komplex von Lipid-Polysaccharid-Protein-Natur. Es ist hochgiftig und ein Endotoxin dieser Bakterien. Bei Erregern von Kokkeninfektionen, Vibrio cholerae, Brucellose-Erregern, Tuberkulose und einigen Anaerobiern wurden Polysaccharid-Antigene aus dem Körper mikrobieller Zellen isoliert, die die typische Spezifität von Bakterien bestimmen. Als Antigene können sie in reiner Form und in Kombination mit Lipiden wirksam sein.
Flagellen, H-Antigene(vom deutschen Hauch - Atem), sind von Natur aus proteinhaltig und kommen in den Flagellen beweglicher Mikroben vor. Geißelantigene werden durch Erhitzen und durch die Einwirkung von Phenol schnell zerstört. Sie sind in Gegenwart von Formalin gut konserviert. Diese Eigenschaft wird bei der Herstellung von abgetötetem diagnostischem Sperma für die Agglutinationsreaktion genutzt, wenn es notwendig ist, die Flagellen zu konservieren.
Kapsel, K - Antigene, - befinden sich auf der Oberfläche der mikrobiellen Zelle und werden auch als oberflächlich oder Hülle bezeichnet. Sie wurden am ausführlichsten in Mikroben der intestinalen Familie untersucht, in denen Vi-, M-, B-, L- und A-Antigene unterschieden werden. Vi-Antigen ist unter ihnen von großer Bedeutung. Es wurde erstmals in Stämmen von Typhusbakterien mit hoher Virulenz entdeckt und als Virulenzantigen bezeichnet. Wenn eine Person mit einem Komplex aus O- und Vi-Antigenen immunisiert wird, wird ein hohes Maß an Schutz gegen Typhus beobachtet. Das Vi-Antigen wird bei 60°C zerstört und ist weniger toxisch als das O-Antigen. Es kommt auch in anderen Darmmikroben wie Escherichia coli vor.
Schützend(von lat. protectio - Gönnerschaft, Schutz) oder schützendes Antigen wird von Anthrax-Mikroben im Körper von Tieren gebildet und findet sich bei Anthrax in verschiedenen Exsudaten. Das schützende Antigen ist Teil des Exotoxins, das von Milzbrandmikroben ausgeschieden wird, und ist in der Lage, eine Immunität zu induzieren. Als Reaktion auf die Einführung dieses Antigens werden Komplement-fixierende Antikörper gebildet. Ein schützendes Antigen kann erhalten werden, indem die Anthrax-Mikrobe auf einem komplexen synthetischen Medium gezüchtet wird. Aus dem schützenden Antigen wurde ein hochwirksamer chemischer Impfstoff gegen Anthrax hergestellt. Schützende Schutzantigene wurden auch in den Erregern von Pest, Brucellose, Tularämie, Keuchhusten gefunden.
Vollständige Antigene bewirken im Körper die Synthese von Antikörpern oder die Sensibilisierung von Lymphozyten und reagieren damit sowohl in vivo als auch in vitro. Vollwertige Antigene zeichnen sich durch strenge Spezifität aus, d.h. sie bewirken im Körper die Produktion nur spezifischer Antikörper, die nur mit diesem Antigen reagieren. Zu diesen Antigenen gehören Proteine tierischen, pflanzlichen und bakteriellen Ursprungs.
Defekte Antigene (passiert) sind komplexe Kohlenhydrate, Lipide und andere Substanzen, die keine Antikörperbildung hervorrufen können, aber mit ihnen eine spezifische Reaktion eingehen. Haptene erlangen erst dann die Eigenschaften vollwertiger Antigene, wenn sie in Kombination mit einem Protein in den Körper eingebracht werden.
Typische Vertreter von Haptenen sind Lipide, Polysaccharide, Nukleinsäuren, sowie einfache Substanzen: Farbstoffe, Amine, Jod, Brom etc.
Impfung als Methode zur Vorbeugung von Infektionskrankheiten. Die Entwicklungsgeschichte der Impfung. Impfungen. Anforderungen an Impfstoffe. Faktoren, die die Möglichkeit der Herstellung von Impfstoffen bestimmen.
Impfstoffe sind biologisch aktive Arzneimittel, die die Entwicklung von Infektionskrankheiten und anderen Manifestationen der Immunpathologie verhindern. Das Prinzip der Verwendung von Impfstoffen besteht darin, die Schaffung von Immunität und damit von Resistenz gegen die Entwicklung der Krankheit voranzutreiben. Impfung bezieht sich auf Aktivitäten, die auf eine künstliche Immunisierung der Bevölkerung abzielen, indem Impfstoffe eingeführt werden, um die Resistenz gegen die Krankheit zu erhöhen. Der Zweck der Impfung besteht darin, ein immunologisches Gedächtnis gegen einen bestimmten Erreger zu schaffen.
Unterscheiden Sie zwischen passiver und aktiver Immunisierung. Die Einführung von Immunglobulinen, die von anderen Organismen stammen, ist eine passive Immunisierung. Es wird sowohl zu therapeutischen als auch zu prophylaktischen Zwecken eingesetzt. Die Einführung von Impfstoffen ist eine aktive Immunisierung. Der Hauptunterschied zwischen aktiver Immunisierung und passiver Immunisierung ist die Bildung des immunologischen Gedächtnisses.
Das immunologische Gedächtnis sorgt für eine beschleunigte und effizientere Entfernung von Fremdstoffen, wenn sie im Körper wieder auftauchen. Die Basis des immunologischen Gedächtnisses sind T- und B-Gedächtniszellen.
Der erste Impfstoff erhielt seinen Namen von dem Wort Vaccinia(Vaccinia) ist eine Viruserkrankung bei Rindern. Der englische Arzt Edward Jenner verwendete 1796 erstmals den Pockenimpfstoff bei dem Jungen James Phipps, der aus den Bläschen an der Hand eines Patienten mit Kuhpocken gewonnen wurde. Erst nach fast 100 Jahren (1876-1881) formulierte Louis Pasteur das Grundprinzip der Impfung - die Verwendung abgeschwächter Präparate von Mikroorganismen zur Bildung einer Immunität gegen virulente Stämme.
Einige der Lebendimpfstoffe wurden von sowjetischen Wissenschaftlern entwickelt, zum Beispiel schuf P. F. Zdrodovsky 1957-59 einen Impfstoff gegen Typhus. Der Grippeimpfstoff wurde 1960 von einer Gruppe von Wissenschaftlern entwickelt: A. A. Smorodintsev, V. D. Solovyov, V. M. Zhdanov. P. A. Vershilova entwickelte 1947-51 einen Lebendimpfstoff gegen Brucellose.
Der Impfstoff muss folgende Anforderungen erfüllen:
● Zellen aktivieren, die an der Antigenprozessierung und -präsentation beteiligt sind;
● enthalten Epitope für T- und T-Zellen, die eine zelluläre und humorale Reaktion bewirken;
● einfach zu verarbeiten mit anschließender effektiver Präsentation durch Histokompatibilitätsantigene;
● die Bildung von Effektor-T-Zellen, Antikörper-produzierenden Zellen und entsprechenden Gedächtniszellen induzieren;
● die Entwicklung der Krankheit für lange Zeit verhindern;
● harmlos sein, dh keine schweren Erkrankungen und Nebenwirkungen verursachen.
Die Wirksamkeit der Impfung ist eigentlich der Prozentsatz der Geimpften, die auf die Impfung mit der Bildung einer spezifischen Immunität ansprachen. Wenn also die Wirksamkeit eines bestimmten Impfstoffs 95 % beträgt, bedeutet dies, dass von 100 Geimpften 95 zuverlässig geschützt sind und 5 weiterhin von der Krankheit bedroht sind. Die Wirksamkeit der Impfung wird durch drei Gruppen von Faktoren bestimmt. Faktoren, die von der Impfstoffzubereitung abhängen: die Eigenschaften des Impfstoffs selbst, die seine Immunogenität bestimmen (lebend, inaktiviert, korpuskulär, Untereinheit, Menge an Immunogen und Adjuvantien usw.); die Qualität des Impfstoffprodukts, d. h. die Immunogenität, nicht aufgrund des Verfallsdatums des Impfstoffs oder aufgrund der Tatsache, dass er nicht ordnungsgemäß gelagert oder transportiert wurde, verloren gegangen ist. Vom Geimpften abhängige Faktoren: genetische Faktoren, die die grundsätzliche Möglichkeit (oder Unmöglichkeit) der Entwicklung einer spezifischen Immunität bestimmen; Alter, weil die Immunantwort am stärksten vom Reifegrad des Immunsystems bestimmt wird; Gesundheitszustand „allgemein“ (Wachstum, Entwicklung und Fehlbildungen, Ernährung, akute oder chronische Erkrankungen etc.); der Hintergrundzustand des Immunsystems - in erster Linie das Vorhandensein angeborener oder erworbener Immundefekte.
Die mikrobielle Identifizierung ist die Bestimmung der systematischen Position einer aus einer Quelle isolierten Kultur auf der Ebene einer Art oder Variante. Wenn Vertrauen in die Reinheit der während der Kulturmethode isolierten Kultur besteht, beginnen sie, sie zu identifizieren, indem sie sich auf die Schlüssel (dh eine bekannte Liste der enzymatischen Aktivität, eine bekannte antigene Struktur), die Klassifizierung und Charakterisierung der beschriebenen Typusstämme stützen in den Handbüchern.
Zu Identifikationszwecken wird eine Reihe von Merkmalen verwendet: morphologisch(Form, Größe, Struktur, Vorhandensein von Flagellen, Kapseln, Sporen, relative Position im Ausstrich), färbend(Gram-Färbung und andere Methoden), chemisch(G+C in DNA und Inhalt, z. B. Peptidoglycan, Cellulose, Chitin usw.), kulturell(Ernährungsbedarf, Bedingungen, Wachstumsraten und Art des Wachstums auf verschiedenen Medien), biochemisch(enzymatischer Abbau und Umwandlung verschiedener Stoffe unter Bildung von Zwischen- und Endprodukten), serologisch(antigene Struktur, Spezifität, Assoziationen), Umwelt(Virulenz, Toxigenität, Toxizität, Allergenität von Mikroben und ihren Produkten, das Spektrum anfälliger Tiere und anderer Biosysteme, Tropismus, interspezifische und intraspezifische Beziehungen, der Einfluss von Umweltfaktoren, einschließlich Phagen, Bacteriocine, Antibiotika, Antiseptika, Desinfektionsmittel).
Bei der Identifizierung von Mikroorganismen müssen nicht alle Eigenschaften untersucht werden. Darüber hinaus ist es aus wirtschaftlicher Sicht wichtig, dass das Spektrum der getesteten Tests nicht über das notwendige Maß hinausgeht; Es ist auch wünschenswert, einfache (aber zuverlässige) Tests zu verwenden, die einem breiten Spektrum von Labors zur Verfügung stehen.
Die Identifizierung von Mikroorganismen beginnt mit der Zuordnung der Kultur zu großen Taxa (Art, Klasse, Ordnung, Familie). Dazu reicht es oft aus, die Kulturquelle, morphologische und kulturelle Eigenschaften, Gram- oder Romanovsky-Giemsa-Färbungen zu bestimmen. Zur Bestimmung der Gattung, Art und insbesondere der Variante ist es notwendig, die Definition biochemischer, serologischer und ökologischer Merkmale anzuwenden. Mikrobielle Identifizierungsschemata variieren erheblich. Bei der Identifizierung von Bakterien liegt der Schwerpunkt also auf biochemischen und serologischen Eigenschaften, Pilzen und Protozoen - auf den morphologischen Merkmalen von Zellen und Kolonien. Bei der Identifizierung von Viren wird die Methode der molekularen Hybridisierung verwendet, um die Spezifität des Genoms sowie spezielle serologische Tests festzustellen.
Die biochemische Identifizierung einer Reinkultur von Bakterien wird unter Verwendung von differenzialdiagnostischen Medien durchgeführt. Differenzialdiagnostische Medien enthalten ein Substrat für jedes in einer Mikrobe nachgewiesene Enzym und einen Indikator, der die Änderung des pH-Werts des Nährmediums festlegt und ihn in Farben färbt, die für saure oder alkalische pH-Werte charakteristisch sind (Abb. 2.1).
Abb.2.1. Ein Beispiel für die biochemische (enzymatische) Aktivität von Vertretern der Familie Enterobacteriaceae. Dem Medium wurde ein Indikator Bromphenolblau zugesetzt, das bei neutralen pH-Werten grasgrün, bei sauren gelb und bei alkalischen pH-Werten blau gefärbt ist. Indol ist ein alkalisches Produkt, die Anwesenheit von Urease wird von der Bildung von Harnstoff begleitet (alkalische pH-Werte), die Vergärung von Kohlenhydraten wird von der Bildung von Säure begleitet. Ein positiver Test auf Schwefelwasserstoff wird von einer Schwärzung des Mediums durch die Einwirkung eines speziellen Reagens begleitet
Serologische Identifizierung impliziert die Bestimmung der antigenen Spezifität der untersuchten Mikrobenkultur und der antigenen Formel - eine symbolische Darstellung der antigenen Struktur von Bakterien. Beispielsweise wird die antigene Struktur von S. typhi als O9,12:Vi:Hd bezeichnet; eines der E. coli-Serovare als O111:K58:H2. Die antigene Formel wird in einem Agglutinationstest auf Glas unter Verwendung eines Satzes von Monorezeptor-Antiseren bestimmt, d. h. Antikörper gegen spezifische bakterielle Antigene. Als untersuchte Antigene wird eine gewachsene Bakterienkultur verwendet, jede Mikrobe ist ein korpuskuläres Antigen, das das Phänomen der Agglutination ergibt, wenn spezifische Antikörper hinzugefügt werden. Bei der Untersuchung von Kapselbakterien treten einige Probleme auf: Die Kapsel schirmt das somatische Antigen ab, sodass ihre Bakterienkultur für die Untersuchung aufgewärmt wird. Hohe Temperatur trägt zur Zerstörung der thermolabilen Kapsel bei und das O-Antigen wird für die Typisierung verfügbar. Technik zum Aufbau einer Agglutinationsreaktion auf Glas. Ein Tropfen Kochsalzlösung (Kontrolle) und ein Tropfen Antiserum werden auf ein sauberes, fettfreies Glas gegeben. Wenn mehrere Antiseren vorhanden sind, werden mehrere Gläser genommen. In jeden Tropfen wird mittels einer Bakterienschleife eine Mikrobenkultur eingebracht. Innerhalb von 1-3 Minuten wird das Auftreten von Agglutinaten beobachtet, die während der spezifischen Bindung bestimmter Antikörper an bakterielle Antigene und ihrer anschließenden Assoziation zu großen, für das Auge sichtbaren Flocken gebildet werden.
Bakterielle Antigene:
gruppenspezifisch (in verschiedenen Arten derselben Gattung oder Familie zu finden)
artspezifisch (bei verschiedenen Vertretern derselben Art);
typspezifisch (serologische Varianten bestimmen - Serovare, Antigenovare innerhalb einer Art).
Je nach Lokalisation in der Bakterienzelle werden K-, H-, O-Antigene unterschieden (mit Buchstaben des lateinischen Alphabets bezeichnet).
O-AG - Lipopolysaccharid der Zellwand von gramnegativen Bakterien. Es besteht aus einer Polysaccharidkette (eigentlich O-Ag) und Lipid A.
Das Polysaccharid ist thermostabil (hält 1–2 Stunden Kochen stand), chemisch stabil (hält Behandlung mit Formalin und Ethanol stand). Reines O-AG ist schwach immunogen. Es zeigt strukturelle Variabilität und unterscheidet viele Serovarianten von Bakterien derselben Spezies. Beispielsweise ist jede Salmonella-Gruppe durch das Vorhandensein eines bestimmten O-AG (Polysaccharid) - in Gruppe A - gekennzeichnet
Dies ist Faktor 2, Gruppe B hat Faktor 4 und so weiter. In R-Formen von Bakterien verliert O-AG Seitenketten
Polysaccharid und Typspezifität.
Lipid A – enthält Glucosamin und Fettsäuren. Es hat eine starke adjuvante, unspezifische immunstimulatorische Aktivität und Toxizität. Im Allgemeinen ist LPS ein Endotoxin. Bereits in kleinen Dosen verursacht es Fieber durch die Aktivierung von Makrophagen und die Freisetzung von IL1, TNF und anderen Zytokinen, Degranulozytendegranulation und Thrombozytenaggregation. Es kann an alle Zellen im Körper binden, insbesondere aber an Makrophagen. In großen Dosen hemmt es die Phagozytose, verursacht Toxikose, Funktionsstörungen des Herz-Kreislauf-Systems, Thrombose, endotoxischen Schock. LPS einiger Bakterien ist Bestandteil von Immunstimulanzien (Prodigiosan,
pyrogen). Bakterielle Zellwand-Peptidoglykane haben eine starke adjuvante Wirkung auf SI-Zellen.
HEXE ist Teil der bakteriellen Flagellen, seine Basis ist das Flagellin-Protein. Thermolabil.
KAG ist eine heterogene Gruppe von oberflächlichen, kapsulären AG-Bakterien.
Sie befinden sich in einer Kapsel. Sie enthalten hauptsächlich saure Polysaccharide, zu denen Galacturon-, Glucuron- und Iduronsäure gehören. Es gibt Variationen in der Struktur dieser Antigene, auf deren Grundlage beispielsweise 75 Arten (Serotypen) von Pneumokokken, 80 Arten von Klebsiella usw. unterschieden werden. Kapselantigene werden zur Herstellung von Meningokokken-, Pneumokokken- und Klebsiella-Impfstoffen verwendet. Die Verabreichung hoher Dosen von Polysaccharid-Antigenen kann jedoch eine Toleranz induzieren.
Antigene von Bakterien sind auch ihre Toxine, Ribosomen und Enzyme.
Einige Mikroorganismen enthalten kreuzreaktive - antigene Determinanten, die in Mikroorganismen und Menschen/Tieren vorkommen.
In Mikroben verschiedener Arten und beim Menschen gibt es gemeinsame, ähnlich aufgebaute AG. Diese Phänomene werden als antigene Mimikry bezeichnet. Häufig spiegeln kreuzreaktive Antigene die phylogenetische Gemeinsamkeit dieser Vertreter wider, manchmal sind sie das Ergebnis einer zufälligen Ähnlichkeit in Konformation und Ladung - AG-Moleküle.
Beispielsweise wird Forsman's AG in Barach-Erythrozyten, Salmonellen und Meerschweinchen gefunden.
Hämolytische Streptokokken der Gruppe A enthalten kreuzreagierende Antigene (insbesondere M-Protein), die mit Antigenen des Endokards und der Glomeruli menschlicher Nieren gemeinsam sind. Solche bakteriellen Antigene verursachen die Bildung von Antikörpern, die mit menschlichen Zellen kreuzreagieren, was zur Entwicklung von Rheuma und Post-Streptokokken-Glomerulonephritis führt.
Der Erreger der Syphilis hat Phospholipide, die in ihrer Struktur denen ähneln, die im Herzen von Tieren und Menschen vorkommen. Daher wird das Cardiolipin-Antigen des Herzens von Tieren zum Nachweis von Antikörpern gegen Spirochäten bei Kranken verwendet (Wassermann-Reaktion).
Antigene von Mikroorganismen
Jeder Mikroorganismus, egal wie primitiv er auch sein mag, enthält mehrere Antigene. Je komplexer seine Struktur ist, desto mehr Antigene können in seiner Zusammensetzung gefunden werden.
In verschiedenen Mikroorganismen, die zu denselben systematischen Kategorien gehören, werden gruppenspezifische Antigene unterschieden - sie kommen in verschiedenen Arten derselben Gattung oder Familie vor, artspezifisch - in verschiedenen Vertretern derselben Art und typspezifischen (Varianten-) Antigenen - in verschiedenen Varianten innerhalb derselben und derselben Art. Letztere werden in serologische Varianten oder Serovare unterteilt. Unter den bakteriellen Antigenen gibt es H, O, K usw.
Flagellare H-Antigene. Wie der Name schon sagt, sind diese Antigene Teil der bakteriellen Geißeln. Das H-Antgen ist ein Flagellin-Protein. Es wird durch Erhitzen zerstört und behält nach der Behandlung mit Phenol seine antigenen Eigenschaften.
Somatisches O-Antigen. Früher glaubte man, dass das O-Antigen im Inhalt der Zelle, ihrem Soma, eingeschlossen ist, und wurde daher als somatisches Antigen bezeichnet. Anschließend stellte sich heraus, dass dieses Antigen mit der Bakterienzellwand assoziiert ist.
Das O-Antigen gramnegativer Bakterien ist mit Zellwand-LPS assoziiert. Die bestimmenden Gruppen dieses kohäsiven Komplexantigens sind die sich wiederholenden Endeinheiten der Polysaccharidketten, die mit seinem Hauptteil verbunden sind. Die Zusammensetzung der Zucker in den Determinantengruppen sowie deren Anzahl ist bei verschiedenen Bakterien nicht gleich. Am häufigsten enthalten sie Hexosen (Galactose, Glucose, Rhamnose usw.), Aminozucker (M-Acetylglucosamin). Das O-Antigen ist thermisch stabil: es wird beim Kochen 1-2 Stunden konserviert, es wird nach Behandlung mit Formalin und Ethanol nicht zerstört. Bei der Immunisierung von Tieren mit lebenden Kulturen, die Flagellen aufweisen, werden Antikörper gegen O- und H-Antigene gebildet, und bei der Immunisierung mit einer gekochten Kultur werden Antikörper nur gegen das O-Antigen gebildet.
K-Antigene (Kapsel). Diese Antigene sind in Escherichia und Salmonella gut untersucht. Sie sind wie die O-Antigene eng mit dem LPS der Zellwand und der Kapsel verbunden, enthalten aber im Gegensatz zum O-Antigen hauptsächlich saure Nolisaccharide: Glucuron-, Galacturon- und andere Uronsäuren. Durch die Temperaturempfindlichkeit werden K-Antigene in A-, B- und L-Antigene unterteilt. Am thermisch stabilsten sind A-Antigene, die mehr als 2 Stunden kochen können, B-Antigene können einer Erhitzung bei einer Temperatur von 60 °C für eine Stunde standhalten, und L-Antigene werden zerstört, wenn sie auf 60 °C erhitzt werden.
K-Antigene sind oberflächlicher lokalisiert als O-Antigene und maskieren letztere oft. Daher müssen zum Nachweis von O-Antigenen zunächst K-Antigene zerstört werden, was durch Auskochen der Kulturen erreicht wird. Das sogenannte Vi-Antigen gehört zu den Kapselantigenen. Es kommt bei Typhus und einigen anderen Enterobakterien mit hoher Virulenz vor, weshalb dieses Antigen als Virulenzantigen bezeichnet wird.
Kapselantigene mit Polysaccharidnatur wurden in Pneumokokken, Klebsiella und anderen Bakterien gefunden, die eine ausgeprägte Kapsel bilden. Anders als gruppenspezifische O-Antigene charakterisieren sie häufig die antigenen Merkmale bestimmter Stämme (Varianten) einer bestimmten Art, die auf dieser Grundlage in Serovare unterteilt werden. Bei Milzbrandbazillen besteht das Kapselantigen aus Polypeptiden.
Antigene bakterieller Toxine. Bakterielle Toxine haben volle antigene Eigenschaften, wenn sie lösliche Verbindungen von Proteinnatur sind.
Von Bakterien produzierte Enzyme, einschließlich Pathogenitätsfaktoren, haben die Eigenschaften vollständiger Antigene.
schützende Antigene. Erstmals nachgewiesen im Exsudat des betroffenen Gewebes bei Anthrax. Sie haben stark ausgeprägte antigene Eigenschaften, die eine Immunität gegen den entsprechenden Infektionserreger verleihen. Schutzantigene werden auch von einigen anderen Mikroorganismen gebildet, wenn sie in den Wirtsorganismus eindringen, obwohl diese Antigene nicht ihre dauerhaften Bestandteile sind.
Virus-Antigene. Jedes Virion eines Virus enthält unterschiedliche Antigene. Einige von ihnen sind virusspezifisch. Die Zusammensetzung anderer Antigene umfasst Bestandteile der Wirtszelle (Lipide, Kohlenhydrate), die in ihrer äußeren Hülle enthalten sind. Die Antigene einfacher Virionen sind mit ihren Nukleokapsiden assoziiert. Sie gehören ihrer chemischen Zusammensetzung nach zu den Ribonukleoproteinen oder Desoxyribonukleoproteinen, die lösliche Verbindungen sind und daher als S-Antigene (Solutio-Lösung) bezeichnet werden. In komplex organisierten Virionen sind einige antigene Komponenten mit Nukleokapsiden assoziiert, andere mit Glykoproteinen der äußeren Hülle. Viele einfache und komplexe Virionen enthalten spezielle Oberflächen-V-Antigene – Hämagglutinin und das Enzym Neuraminidase. Die antigene Spezifität von Hämagglutinin variiert von Virus zu Virus. Dieses Antigen wird in der Hämagglutinationsreaktion oder ihrer Variante - der Hämadsorptionsreaktion - nachgewiesen. Ein weiteres Merkmal von Hämagglutinin manifestiert sich in der antigenen Funktion, die Bildung von Antikörpern - Antigemashpotininen - zu bewirken und mit ihnen eine Hämagglutinations-Hemmungsreaktion (HITA) einzugehen.
Virale Antigene können gruppenspezifisch sein, wenn sie in verschiedenen Arten derselben Gattung oder Familie gefunden werden, und typspezifisch, inhärent in einzelnen Stämmen derselben Art. Diese Unterschiede werden bei der Erkennung von Viren berücksichtigt.
Neben den aufgeführten Antigenen können Antigene der Wirtszelle in der Zusammensetzung der Viruspartikel vorhanden sein. Beispielsweise reagiert ein auf der Allantoismembran eines Hühnerembryos gezüchtetes Influenzavirus mit einem für die Allantoisflüssigkeit hergestellten Antiserum. Dasselbe Virus, das aus den Lungen infizierter Mäuse entnommen wurde, reagiert mit Antiseren auf die Lungen dieser Tiere und reagiert nicht mit Antiseren auf Allantoisflüssigkeit.
Heterogene Antigene (Heteroantigene). Gemeinsame Antigene, die in Vertretern verschiedener Arten von Mikroorganismen, Tieren und Pflanzen vorkommen, werden als heterogen bezeichnet. Zum Beispiel wird das heterogene Antigen von Forsman in Proteinstrukturen von Meerschweinchenorganen, in Schafserythrozyten und in Salmonellen gefunden.
menschliche Körperantigene
Alle Gewebe und Zellen des menschlichen Körpers haben antigene Eigenschaften. Einige Antigene sind spezifisch für alle Säugetiere, andere sind speziesspezifisch für Menschen und wieder andere sind für bestimmte Gruppen, sie werden Isoantigene genannt (z. B. Blutgruppenantigene). Antigene, die für einen bestimmten Organismus einzigartig sind, werden Alloantigene genannt (griechisch allos - ein anderer). Dazu gehören Gewebekompatibilitätsantigene – die Produkte der Gene des Hauptgewebekompatibilitätskomplexes MHC (Major Histocompatiability Complex), der für jedes Individuum charakteristisch ist. Antigene verschiedener Individuen, die keine Unterschiede aufweisen, werden als syngen bezeichnet. Organe und Gewebe haben zusätzlich zu anderen Antigenen für sie spezifische Organ- und Gewebeantigene. Die gleichnamigen Gewebe bei Menschen und Tieren weisen eine antigene Ähnlichkeit auf. Es gibt stadienspezifische Antigene, die in bestimmten Stadien der Gewebe- oder Zellentwicklung erscheinen und verschwinden. Jede Zelle enthält Antigene, die für die äußere Membran, das Zytoplasma, den Zellkern und andere Komponenten charakteristisch sind.
Die Antigene jedes Organismus verursachen normalerweise keine immunologischen Reaktionen darin, da der Körper sie toleriert. Unter bestimmten Bedingungen nehmen sie jedoch Anzeichen von Fremdheit an und werden zu Autoantigenen, und die Reaktion gegen sie wird als Autoimmun bezeichnet.
Tumorantigene und Antitumorimmunität. Krebszellen sind Varianten normaler Körperzellen. Daher zeichnen sie sich durch Antigene dieser Gewebe aus
aus denen sie stammen, sowie Antigene, die für den Tumor spezifisch sind und einen kleinen Teil aller Zellantigene ausmachen. Im Verlauf der Karzinogenese kommt es zu einer Zelldedifferenzierung, daher kann der Verlust einiger Antigene, das Auftreten von Antigenen, die für unreife Zellen charakteristisch sind, bis hin zu embryonalen (Fetoproteinen) auftreten. Tumorspezifische Antigene sind nur für einen bestimmten Tumortyp und häufig für einen Tumor in einem bestimmten Individuum spezifisch. Durch Viren induzierte Tumore können virale Antigene aufweisen, die für alle durch ein bestimmtes Virus induzierten Tumoren gleich sind. Unter dem Einfluss von Antikörpern in einem wachsenden Tumor kann sich seine antigene Zusammensetzung ändern.
Die Labordiagnostik einer Tumorerkrankung umfasst den Nachweis von für den Tumor charakteristischen Antigenen in Blutseren. Dafür bereitet die medizinische Industrie derzeit diagnostische Kits vor, die alle notwendigen Bestandteile für den Nachweis von Antigenen in Enzymimmunoassays, Radioimmunoassays, Immunlumineszenzanalysen enthalten.
Die Widerstandsfähigkeit des Körpers gegen das Tumorwachstum wird durch die Wirkung natürlicher Killerzellen gewährleistet, die 15 % aller Lymphozyten ausmachen, die ständig im Blut und in allen Geweben des Körpers zirkulieren. Natürliche Killer (NK) haben die Fähigkeit, alle Zellen, die Anzeichen von Fremdheit aufweisen, einschließlich Tumorzellen, von normalen Körperzellen zu unterscheiden und fremde Zellen zu zerstören. In Stresssituationen, Krankheiten, immunsuppressiven Wirkungen und einigen anderen Situationen nehmen die Anzahl und Aktivität von NKs ab, und dies ist einer der Gründe für das Einsetzen des Tumorwachstums. Während der Entwicklung eines Tumors verursachen seine Antigene eine immunologische Reaktion, die jedoch normalerweise nicht ausreicht, um das Tumorwachstum zu stoppen. Die Gründe für dieses Phänomen sind zahlreich und nicht gut verstanden. Diese beinhalten:
geringe Immunogenität von Tumorantigenen aufgrund ihrer Nähe zu normalen Körperantigenen, gegenüber denen der Körper tolerant ist;
Toleranzentwicklung statt positiver Reaktion;
die Entwicklung einer Immunantwort vom humoralen Typ, während nur zelluläre Mechanismen den Tumor unterdrücken können;
immunsuppressive Faktoren, die von einem bösartigen Tumor produziert werden.
Chemotherapie und Strahlentherapie von Tumoren, Stresssituationen bei chirurgischen Eingriffen können zusätzliche Faktoren sein, die die Immunabwehr des Körpers reduzieren. Maßnahmen zur Erhöhung der Antitumorresistenz umfassen die Verwendung von immunstimulierenden Mitteln, Zytokinpräparaten, die Stimulation der Immunozyten des Patienten in vitro mit einer Rückkehr in den Blutkreislauf des Patienten.
Isoantigene. Dies sind Antigene, durch die sich einzelne Individuen oder Gruppen von Individuen derselben Art voneinander unterscheiden.
In Erythrozyten, Leukozyten, Blutplättchen sowie im Blutplasma von Menschen wurden mehrere Dutzend Arten von Isoantigenen entdeckt.
Genetisch verwandte Isoantigene werden in Gruppen zusammengefasst, die die Namen erhalten haben: das LVO-System, Rhesus usw. Die Einteilung von Menschen in Gruppen nach dem ABO-System basiert auf dem Vorhandensein oder Fehlen von Antigenen auf Erythrozyten, bezeichnet als A und B. In Dementsprechend werden alle Menschen in 4 Gruppen eingeteilt. Gruppe I (0) - keine Antigene, Gruppe II (A) - Erythrozyten enthalten Antigen A, Gruppe
III (B) - Erythrozyten haben Antigen B, Gruppe IV (AB) - Erythrozyten haben beide Antigene. Da es in der Umwelt Mikroorganismen gibt, die dieselben Antigene haben (sie werden als kreuzreagierend bezeichnet), hat eine Person Antikörper gegen diese Antigene, aber nur gegen diejenigen, die sie nicht hat. Der Körper ist tolerant gegenüber seinen eigenen Antigenen. Daher gibt es im Blut von Personen der Gruppe I Antikörper gegen die Antigene A und B, im Blut von Personen der Gruppe II - Anti-B, im Blut von Personen der Gruppe III - Anti-A, im Blut von Personen
Antikörper der Gruppe IV gegen A und Vantigene sind nicht enthalten. Wenn Blut oder Erythrozyten an einen Empfänger transfundiert werden, dessen Blut Antikörper gegen das entsprechende Antigen enthält, kommt es in den Gefäßen zu einer Agglutination von transfundierten inkompatiblen Erythrozyten, die einen Schock und den Tod des Empfängers verursachen kann. Dementsprechend werden Personen der Gruppe I (0) als universelle Spender und Personen der Gruppe IV (AB) als universelle Empfänger bezeichnet. Zusätzlich zu den Antigenen A und B können menschliche Erythrozyten auch andere Isoantigene (M, M2, N, N2) usw. aufweisen. Es gibt keine Isoantikörper gegen diese Antigene, und daher wird ihr Vorhandensein bei Bluttransfusionen nicht berücksichtigt.
Antigene des Hauptgewebekompatibilitätskomplexes. Zusätzlich zu den Antigenen, die allen Menschen und Gruppenantigenen gemeinsam sind, hat jeder Organismus einen einzigartigen Satz von Antigenen, die für ihn einzigartig sind. Diese Antigene werden von einer Gruppe von Genen codiert, die sich beim Menschen auf Chromosom 6 befinden, und werden als Antigene des Hauptgewebekompatibilitätskomplexes bezeichnet und als MHC-Antigene (engl. Major Histocompatibility Complex) bezeichnet. Humane MHC-Antigene wurden zuerst auf Leukozyten entdeckt und haben daher einen anderen Namen HLA (Human Leucocyte Antigens). MHC-Antigene sind Glykoproteine und sind auf den Membranen von Körperzellen enthalten, bestimmen ihre individuellen Eigenschaften und induzieren Transplantationsreaktionen, für die sie einen dritten Namen erhalten haben - Transplantationsantigene. Darüber hinaus spielen MHC-Antigene eine unverzichtbare Rolle bei der Induktion einer Immunantwort auf jedes Antigen.
MHC-Gene codieren drei Klassen von Proteinen, von denen zwei in direktem Zusammenhang mit der Funktion des Immunsystems stehen und unten diskutiert werden, und Klasse-III-Proteine umfassen Komplementkomponenten, Zytokine der TNF-Gruppe und Hitzeschockproteine.
Proteine der Klasse I kommen auf der Oberfläche fast aller Körperzellen vor. Sie bestehen aus zwei Polypeptidketten: Die schwere Kette ist nicht kovalent mit der zweiten p-Kette verbunden. Die Kette existiert in drei Varianten, was die Einteilung der Klasse Antigene in die drei serologischen Gruppen A, B und C bestimmt. Die schwere Kette bewirkt den Kontakt der gesamten Struktur mit der Zellmembran und deren Aktivität. Rchain ist ein Mikroglobulin, das für alle Gruppen gleich ist. Jedes Antigen der Klasse I wird durch einen lateinischen Buchstaben und die Seriennummer dieses Antigens gekennzeichnet.
Antigene der Klasse I gewährleisten die Präsentation von Antigenen gegenüber zytotoxischen C08+-Lymphozyten, und die Erkennung dieses Antigens durch Antigen-präsentierende Zellen eines anderen Organismus während der Transplantation führt zur Entwicklung einer Transplantationsimmunität.
MHC-Klasse-II-Antigene befinden sich hauptsächlich auf Antigen-präsentierenden Zellen - Dendriten, Makrophagen, B-Lymphozyten. Auf Makrophagen und B-Lymphozyten nimmt ihre Expression nach der Zellaktivierung stark zu. Antigene der Klasse II werden in 5 Gruppen eingeteilt, von denen jede 3 bis 20 Antigene enthält. Im Gegensatz zu Antigenen der Klasse I, die in serologischen Tests unter Verwendung von Seren nachgewiesen werden, die Antikörper gegen sie enthalten, werden Antigene der Klasse II am besten in zellulären Tests nachgewiesen - Zellaktivierung, wenn die Testzellen mit Standard-Lymphozyten kokultiviert werden.
