Identifikácia baktérií podľa antigénnej štruktúry. Bakteriálne antigény
Antigény baktérií podľa lokalizácie delíme na kapsulárne, somatické, bičíkové a exoproduktové antigény (obr. 9.6).
Ryža.
K - kapsulárne, 1 - virulencia, H - bičíkatý, 0 - somatický
Kapsulárne antigény alebo K antigény sú najvzdialenejšie trvalé štruktúry na povrchu mikrobiálnej bunky. Podľa chemickej štruktúry sa identifikujú najmä ako polysacharidy, hoci niekdajšie delenie K-antigénov Escherichia na L- a B-termolabilné antigény umožňovalo aj proteínovú povahu týchto štruktúr. Ich základ v pneumokokoch tvoria opakujúce sa cukry: D-glukóza, O-galaktóza a L-ramnóza.
Antigénne sú kapsulárne polysacharidy heterogénne. Napríklad pri streptokokoch pneumónie sa rozlišuje viac ako 80 sérologických variantov (serovarov), čo sa široko používa v diagnostickej a terapeutickej práci. Medzi homogénnejšie K-antigény polysacharidovej povahy patria Uantigény enterobaktérií, Brucella, Francisella; povaha polysacharidov a proteínov - antigény Yersinia Y-Y; proteínová povaha - M-proteín streptokokov skupiny A, proteín A stafylokokov, antigény K-88 a K-99 Escherichia.
Medzi ďalšie vonkajšie štruktúry s antigénnymi vlastnosťami patrí pupočníkový faktor mykobaktérií, polypeptidové kapsuly mikróbov antraxu, ktoré však pre svoju variabilitu nie sú klasifikované ako kapsulárne antigény.
Somatické antigény alebo O-antigény sú vedľajšie oligosacharidové reťazce lipopolysacharidov (endotoxín) vyčnievajúce nad povrch bunkovej steny gramnegatívnych baktérií. Koncové uhľohydrátové zvyšky vo vedľajších oligosacharidových reťazcoch sa môžu líšiť tak v poradí usporiadania uhľohydrátov v oligosacharidovom reťazci, ako aj stéricky. V skutočnosti sú to antigénne determinanty. Salmonella má asi 40 takýchto determinantov, až štyri na povrchu jednej bunky. Podľa ich zhody sa Salmonella kombinujú do O-skupín. Špecifickosť Salmonella O-antigénu je však spojená s dideoxyhexózami, medzi ktorými sa našli paratóza, kolitóza, abekvoz, tevelóza, ascarylóza atď.
Vonkajšia polysacharidová časť O-antigénu (presnejšie endotoxínu) je zodpovedná za antigénne väzby enterobaktérií, t.j. na nešpecifické sérologické testy, pomocou ktorých možno identifikovať nielen druh, ale aj kmeň enterobaktérií.
O antigény sa nazývali somatické, keď ich presná lokalizácia ešte nebola známa. V skutočnosti sú K- aj O-antigény povrchové, rozdiel je v tom, že K-antigén chráni O-antigén. Z toho teda vyplýva: pred odhalením O-antigénu je potrebné podrobiť suspenziu študovaných baktérií tepelnému spracovaniu.
Bičíkové antigény alebo H-antigény sú prítomné vo všetkých pohyblivých baktériách. Tieto antigény sú termolabilné proteínové komplexy bičíka, ktoré má mnoho enterobaktérií. Enterobaktérie teda majú dve sady antigénnych determinantov – kmeňovo špecifické (O-antigén) a skupinovo špecifické (H-antigén a K-antigén).
Kompletný antigénny vzorec gramnegatívnych baktérií je napísaný v sekvencii O:N:K. Antigény sú najstabilnejšie markery určitých patogénov, čo umožňuje robiť serióznu epizootologickú alebo epidemiologickú analýzu.
Bakteriálne spóry majú tiež antigénne vlastnosti. Obsahujú antigén spoločný pre vegetatívnu bunku a vlastný spórový antigén.
Trvalé, dočasné štruktúry a formy baktérií, ako aj ich metabolity, majú teda nezávislé antigénne vlastnosti, ktoré sú však charakteristické pre určité typy mikroorganizmov. Keďže všetky sú markermi špeciálnej štruktúry DNA v tomto type baktérií, povrch mikrobiálnej bunky a jej metabolity často obsahujú spoločné antigénne determinanty.
Posledná uvedená skutočnosť je dôležitá pre zlepšenie metód identifikácie mikroorganizmov. Takže napríklad namiesto časovo náročnej, nákladnej a nie vždy reprodukovateľnej neutralizačnej reakcie možno na stanovenie sérovarov botulínového mikróbu použiť expresnú metódu založenú na detekcii povrchových determinantov pomocou imunofluorescencie.
Na rozdiel od antigénov iného pôvodu sa medzi bakteriálnymi antigénmi rozlišujú takzvané ochranné alebo ochranné antigény. Protilátky vyvinuté proti týmto antigénom chránia organizmus daného patogénneho mikroorganizmu. Ochranné vlastnosti majú kapsulárne antigény pneumokokov, M-proteín streptokokov, A-proteín stafylokokov, proteín druhej frakcie exotoxínu antraxových bacilov, proteínové molekuly spodných vrstiev steny niektorých gramnegatívnych baktérií atď. Purifikované ochranné antigény nemajú pyrogénne, alergénne vlastnosti, sú dobre zachované, a preto sa približujú ideálnym vakcínovým prípravkom.
Ochranné antigény určujú imunogenicitu mikrobiálnych antigénov. Antigény nie všetkých mikroorganizmov sú schopné vytvárať rovnako výraznú imunitu. Na zvýšenie imunogenicity sa v niektorých prípadoch antigén zmieša s adjuvans - nešpecifickými stimulátormi minerálnej alebo organickej imunogenézy. Častejšie sa na tento účel používa hydroxid hlinitý, alum hlinito-draselný, lanolín, vazelínový olej, bakteriálny lipopolysacharid, prípravky bordetell a pod.. adjuvans). Inokulácia ľudí inaktivovanými vakcínami proti chrípke a detskej obrne s nekompletným Freundovým adjuvans potvrdila ich účinnosť. Podobné adjuvans boli úspešne použité na zvýšenie imunogenicity vírusových vakcín proti slintačke a krívačke, parainfluenze typu 3, Aujeszkeho chorobe, psinke, infekčnej hepatitíde psov, Gumborovej chorobe, pseudomoru, konskej chrípke, hnačke rotavírusu teliat a iným chorobám. Takéto vakcíny spôsobujú výraznú a predĺženú imunitnú odpoveď. Vďaka tomu sa výrazne zvyšuje účinnosť očkovania a znižuje sa počet ročných očkovaní. Každé adjuvans sa vstrekuje do tela podľa pokynov, ktoré sú k nemu pripojené: subkutánne, intramuskulárne, intraperitoneálne atď.
Podstatou adjuvantného pôsobenia týchto liečiv je zabrániť vstupu s nimi zmiešaného antigénu do organizmu, čo predlžuje jeho imunizačný účinok, znižuje reaktogenitu a v niektorých prípadoch spôsobuje blastickú transformáciu (obr. 9.7).
Ryža. 9.7.
Väčšina adjuvans je schopná ukladať antigén, tzn. adsorbuje ho na svojom povrchu a dlhodobo ho v tele udrží, čím sa predĺži jeho pôsobenie na imunitný systém. Pri výrobe antisér na imunochemickú analýzu sa však vyhýba použitiu mikrobiálnych adjuvans, najmä na stanovenie povahy antigénov alebo antigénnych väzieb, pretože znižujú špecificitu antiséra. Deje sa tak v dôsledku heterogenity (alebo heterofility) antigénov, t.j. antigénne spoločenstvo mikróbov rôznych taxonomických skupín, pletivá rastlín, živočíchov a ľudí.
Antigénna štruktúra mikroorganizmov je veľmi rôznorodá. V mikroorganizmoch existujú bežné alebo skupinové a špecifické alebo typické antigény.
Skupinové antigény sú spoločné pre dva alebo viac typov mikróbov patriacich do rovnakého rodu a niekedy patriacich do rôznych rodov. Takže antigény spoločnej skupiny sú prítomné v určitých typoch rodu Salmonella; pôvodcovia týfusu majú spoločné skupinové antigény s patogénmi paratýfusu A a paratýfu B (0-1,12).
Špecifické antigény sú prítomné len v danom type mikróbov, alebo dokonca len v určitom type (variante) alebo podtype v rámci druhu. Stanovenie špecifických antigénov umožňuje rozlíšiť mikróby v rámci rodu, druhu, poddruhu a dokonca aj typu (subtypu). Takže v rámci rodu Salmonella bolo podľa kombinácie antigénov rozlíšených viac ako 2000 typov Salmonella a v poddruhe Shigella Flexner - 5 sérotypov (serovariantov).
Podľa lokalizácie antigénov v mikrobiálnej bunke existujú somatické antigény spojené s telom mikrobiálnej bunky, kapsulárne - povrchové, prípadne obalové antigény a bičíkové antigény nachádzajúce sa v bičíku.
Somatické, O-antigény(z nem. ohne Hauch - bez dýchania), sú spojené s telom mikrobiálnej bunky. V gramnegatívnych baktériách je O-antigén komplexný komplex lipid-polysacharid-proteínovej povahy. Je vysoko toxický a je endotoxínom týchto baktérií. U patogénov kokových infekcií, Vibrio cholerae, patogénov brucelózy, tuberkulózy a niektorých anaeróbov boli z tela mikrobiálnych buniek izolované polysacharidové antigény, ktoré určujú typickú špecifickosť baktérií. Ako antigény môžu byť aktívne vo svojej čistej forme a v kombinácii s lipidmi.
Bičíky, H-antigény(z nem. Hauch - dych), majú bielkovinový charakter a nachádzajú sa v bičíkoch pohyblivých mikróbov. Bičíkové antigény sa rýchlo ničia zahrievaním a pôsobením fenolu. Sú dobre zachované v prítomnosti formalínu. Táto vlastnosť sa využíva pri výrobe usmrtených diagnostických výlučkov pre aglutinačné reakcie, kedy je potrebné zachovať bičíky.
Kapsulárne, K - antigény, - sa nachádzajú na povrchu mikrobiálnej bunky a nazývajú sa aj povrchové, alebo škrupina. Najpodrobnejšie boli študované na mikróboch črevnej rodiny, v ktorých sa rozlišujú Vi-, M-, B-, L- a A-antigény. Veľký význam medzi nimi má Vi-antigén. Prvýkrát bol objavený u kmeňov baktérií týfusu s vysokou virulenciou a nazýval sa virulentný antigén. Keď je osoba imunizovaná komplexom O- a Vi- antigénov, pozoruje sa vysoký stupeň ochrany proti brušnému týfusu. Vi antigén je zničený pri 60 °C a je menej toxický ako O antigén. Nachádza sa aj v iných črevných mikróboch, ako je Escherichia coli.
Ochranný(z lat. protectio - patronát, ochrana), alebo ochranný, antigén tvoria mikróby antraxu v tele zvierat a nachádza sa v rôznych exsudátoch v prípade antraxu. Ochranný antigén je súčasťou exotoxínu vylučovaného mikróbom antraxu a je schopný vyvolať imunitu. V reakcii na zavedenie tohto antigénu sa vytvárajú protilátky fixujúce komplement. Ochranný antigén možno získať pestovaním mikróbov antraxu na komplexnom syntetickom médiu. Z ochranného antigénu bola pripravená vysoko účinná chemická vakcína proti antraxu. Ochranné ochranné antigény sa našli aj u patogénov moru, brucelózy, tularémie, čierneho kašľa.
Kompletné antigény spôsobujú v tele syntézu protilátok alebo senzibilizáciu lymfocytov a reagujú s nimi in vivo aj in vitro. Plnohodnotné antigény sa vyznačujú prísnou špecifickosťou, t.j. spôsobujú v organizme tvorbu len špecifických protilátok, ktoré reagujú len s týmto antigénom. Tieto antigény zahŕňajú proteíny živočíšneho, rastlinného a bakteriálneho pôvodu.
Defektné antigény (haptény) sú komplexné sacharidy, lipidy a iné látky, ktoré nie sú schopné vyvolať tvorbu protilátok, ale vstupujú s nimi do špecifickej reakcie. Haptény nadobúdajú vlastnosti plnohodnotných antigénov iba vtedy, ak sú do tela zavedené v kombinácii s proteínom.
Typickými predstaviteľmi hapténov sú lipidy, polysacharidy, nukleové kyseliny, ako aj jednoduché látky: farbivá, amíny, jód, bróm atď.
Očkovanie ako metóda prevencie infekčných chorôb. História vývoja očkovania. Vakcíny. požiadavky na vakcíny. Faktory, ktoré určujú možnosť vytvorenia vakcín.
Vakcíny sú biologicky aktívne lieky, ktoré zabraňujú rozvoju infekčných ochorení a iných prejavov imunopatológie. Princípom používania vakcín je napredovanie tvorby imunity a v dôsledku toho odolnosti voči rozvoju ochorenia. Očkovanie označuje aktivity zamerané na umelú imunizáciu obyvateľstva zavedením vakcín na zvýšenie odolnosti voči ochoreniu. Účelom očkovania je vytvorenie imunologickej pamäte proti konkrétnemu patogénu.
Rozlišujte medzi pasívnou a aktívnou imunizáciou. Zavedenie imunoglobulínov pochádzajúcich z iných organizmov je pasívna imunizácia. Používa sa na terapeutické aj profylaktické účely. Zavedenie vakcín je aktívna imunizácia. Hlavným rozdielom medzi aktívnou imunizáciou a pasívnou imunizáciou je tvorba imunologickej pamäte.
Imunologická pamäť poskytuje zrýchlené a efektívnejšie odstránenie cudzích látok, keď sa znovu objavia v tele. Základom imunologickej pamäte sú T- a B- pamäťové bunky.
Prvá vakcína dostala svoj názov od slova vaccinia(vaccinia) je vírusové ochorenie hovädzieho dobytka. Anglický lekár Edward Jenner prvýkrát použil vakcínu proti kiahňam na chlapcovi Jamesovi Phippsovi, získanú z vezikúl na ruke pacienta s kravskými kiahňami, v roku 1796. Až po takmer 100 rokoch (1876-1881) Louis Pasteur sformuloval hlavný princíp očkovania - použitie oslabených preparátov mikroorganizmov na vytvorenie imunity proti virulentným kmeňom.
Niektoré zo živých vakcín vytvorili sovietski vedci, napríklad P. F. Zdrodovsky vytvoril v rokoch 1957-59 vakcínu proti týfusu. Vakcínu proti chrípke vytvorila skupina vedcov: A. A. Smorodintsev, V. D. Solovyov, V. M. Zhdanov v roku 1960. P. A. Vershilova v rokoch 1947-51 vytvorila živú vakcínu proti brucelóze.
Vakcína musí spĺňať nasledujúce požiadavky:
● aktivovať bunky zapojené do spracovania a prezentácie antigénu;
● obsahujú epitopy pre T- a T-bunky, poskytujúce bunkovú a humorálnu odpoveď;
● ľahko spracovateľná s následnou efektívnou prezentáciou histokompatibilných antigénov;
● indukovať tvorbu efektorových T-buniek, buniek produkujúcich protilátky a zodpovedajúcich pamäťových buniek;
● dlhodobo predchádzať rozvoju ochorenia;
● byť neškodný, to znamená nespôsobovať vážne ochorenia a vedľajšie účinky.
Účinnosť očkovania je vlastne percento očkovaných, ktorí reagovali na očkovanie vytvorením špecifickej imunity. Ak je teda účinnosť určitej vakcíny 95 %, potom to znamená, že zo 100 zaočkovaných je 95 spoľahlivo chránených a 5 je stále ohrozených ochorením. Účinnosť očkovania určujú tri skupiny faktorov. Faktory, ktoré závisia od prípravku vakcíny: vlastnosti samotnej vakcíny, ktoré určujú jej imunogenicitu (živá, inaktivovaná, korpuskulárna, podjednotka, množstvo imunogénu a adjuvancií atď.); kvalita očkovacieho produktu, t.j. nestratila sa imunogenicita v dôsledku dátumu exspirácie očkovacej látky alebo v dôsledku toho, že nebola správne skladovaná alebo prepravovaná. Faktory závislé od očkovaného: genetické faktory, ktoré určujú zásadnú možnosť (alebo nemožnosť) rozvoja špecifickej imunity; vek, pretože imunitná odpoveď je najviac určená stupňom zrelosti imunitného systému; zdravotný stav „vo všeobecnosti“ (rast, vývoj a malformácie, výživa, akútne alebo chronické ochorenia atď.); stav pozadia imunitného systému - predovšetkým prítomnosť vrodených alebo získaných imunodeficiencií.
Mikrobiálna identifikácia je určenie systematickej polohy kultúry izolovanej zo zdroja na úrovni druhu alebo variantu. V prípade dôvery v čistotu kultúry izolovanej počas kultivačnej metódy ju začnú identifikovať, pričom sa spoliehajú na kľúče (to znamená známy zoznam enzymatickej aktivity, známa antigénna štruktúra), klasifikáciu a charakterizáciu opísaných typových kmeňov. v manuáloch.
Na účely identifikácie sa používa súbor funkcií: morfologické(tvar, veľkosť, štruktúra, prítomnosť bičíkov, toboliek, spór, relatívna poloha v nátere), farbiarsky(Gramovo farbenie a iné metódy), chemický(G+C v DNA a obsahu, napr. peptidoglykán, celulóza, chitín atď.), kultúrne(nutričné požiadavky, podmienky, rýchlosť a povaha rastu na rôznych médiách), biochemické(enzymatická degradácia a premena rôznych látok s tvorbou medziproduktov a finálnych produktov), sérologické(antigénna štruktúra, špecifickosť, asociácie), životného prostredia(virulencia, toxigenita, toxicita, alergénnosť mikróbov a ich produktov, okruh vnímavých živočíchov a iných biosystémov, tropizmus, medzidruhové a vnútrodruhové vzťahy, vplyv environmentálnych faktorov vrátane fágov, bakteriocínov, antibiotík, antiseptík, dezinfekčných prostriedkov).
Pri identifikácii mikroorganizmov nie je potrebné študovať všetky vlastnosti. Okrem toho je z ekonomického hľadiska dôležité, aby rozsah testovaných testov nebol väčší, ako je nevyhnutné; je tiež žiaduce používať jednoduché (ale spoľahlivé) testy dostupné širokému spektru laboratórií.
Identifikácia mikroorganizmov začína priradením kultúry k veľkým taxónom (typ, trieda, rad, čeľaď). Na to často stačí určiť zdroj kultúry, morfologické a kultúrne vlastnosti, škvrny Gram alebo Romanovsky-Giemsa. Na určenie rodu, druhu a najmä variantu je potrebné aplikovať definíciu biochemických, sérologických a ekologických charakteristík. Schémy mikrobiálnej identifikácie sa výrazne líšia. Pri identifikácii baktérií sa teda kladie dôraz na biochemické a sérologické vlastnosti, huby a prvoky - na morfologické znaky buniek a kolónií. Pri identifikácii vírusov sa na stanovenie špecifickosti genómu používa metóda molekulárnej hybridizácie, ako aj špeciálne sérologické testy.
Biochemická identifikácia čistej kultúry baktérií sa uskutočňuje pomocou diferenciálnych diagnostických médií. Diferenciálne diagnostické médiá obsahujú substrát pre akýkoľvek enzým detekovaný v mikróbe a indikátor, ktorý fixuje zmenu pH živného média a farbí ho do farieb charakteristických pre kyslé alebo zásadité hodnoty pH (obr. 2.1).
Obr.2.1. Príklad biochemickej (enzymatickej) aktivity zástupcov čeľade Enterobacteriaceae. Do média bol pridaný indikátor brómfenolová modrá, pri neutrálnych hodnotách pH má médium trávnatú zelenú farbu, pri kyslých hodnotách je žlté, pri zásaditých hodnotách pH modré. Indol je zásaditý produkt, prítomnosť ureázy je sprevádzaná tvorbou močoviny (alkalické hodnoty pH), fermentácia sacharidov je sprevádzaná tvorbou kys. Pozitívny test na sírovodík je sprevádzaný sčernením média v dôsledku pôsobenia špeciálneho činidla
Sérologická identifikácia znamená stanovenie antigénnej špecifickosti študovanej kultúry mikróbov a antigénneho vzorca - symbolické zobrazenie antigénnej štruktúry baktérií. Napríklad antigénna štruktúra S. typhi je označená ako O9,12:Vi:Hd; jeden zo sérovarov E. coli ako O111:K58:H2. Antigénny vzorec sa stanovuje aglutinačným testom na skle s použitím sady monoreceptorových antisér, t.j. protilátky proti špecifickým bakteriálnym antigénom. Ako študované antigény sa používa pestovaná kultúra baktérií, pričom každý mikrób je korpuskulárny antigén, ktorý dáva fenomén aglutinácie, keď sa k nemu pridajú špecifické protilátky. Niektoré problémy vznikajú pri štúdiu kapsulárnych baktérií: kapsula chráni somatický antigén, takže jej bakteriálna kultúra sa zahrieva na štúdium. Vysoká teplota prispieva k deštrukcii termolabilnej kapsuly a O-antigén sa stáva dostupným pre typizáciu. Technika na nastavenie aglutinačnej reakcie na skle. Kvapka fyziologického roztoku (kontrola) a kvapka antiséra sa nanesú do čistého pohára bez tuku. Ak existuje niekoľko antisér, odoberie sa niekoľko pohárov. Do každej kvapky sa zavedie mikrobiálna kultúra pomocou bakteriálnej slučky. V priebehu 1-3 minút sa pozoruje výskyt aglutinátov, ktoré vznikajú pri špecifickej väzbe určitých protilátok na bakteriálne antigény a ich následnom spájaní do veľkých okom viditeľných vločiek.
Bakteriálne antigény:
špecifické pre skupinu (nachádzajú sa v rôznych druhoch rovnakého rodu alebo čeľade)
druhovo špecifické (u rôznych zástupcov toho istého druhu);
typovo špecifické (určiť sérologické varianty - sérovary, antigenovary v rámci jedného druhu).
V závislosti od lokalizácie v bakteriálnej bunke sa rozlišujú K-, H-, O-antigény (označené písmenami latinskej abecedy).
O-AG - lipopolysacharid bunkovej steny gramnegatívnych baktérií. Pozostáva z polysacharidového reťazca (v skutočnosti O-Ag) a lipidu A.
Polysacharid je termostabilný (odoláva varu 1-2 hodiny), chemicky stabilný (odoláva ošetreniu formalínom a etanolom). Čistý O-AG je slabo imunogénny. Vykazuje štrukturálnu variabilitu a rozlišuje mnohé sérovarianty baktérií rovnakého druhu. Napríklad pre každú skupinu Salmonella je charakteristická prítomnosť určitého O-AG (polysacharidu) – v skupine A
Toto je faktor 2, skupina B má faktor 4 atď. V R-formách baktérií O-AG stráca bočné reťazce
polysacharidová a typová špecifickosť.
Lipid A – obsahuje glukozamín a mastné kyseliny. Má silnú adjuvantnú, nešpecifickú imunostimulačnú aktivitu a toxicitu. Vo všeobecnosti je LPS endotoxín. Už v malých dávkach spôsobuje horúčku v dôsledku aktivácie makrofágov a uvoľňovania IL1, TNF a iných cytokínov, degranuláciu degranulocytov a agregáciu krvných doštičiek. Môže sa viazať na akékoľvek bunky v tele, ale najmä na makrofágy. Vo veľkých dávkach inhibuje fagocytózu, spôsobuje toxikózu, dysfunkciu kardiovaskulárneho systému, trombózu, endotoxický šok. LPS niektorých baktérií je súčasťou imunostimulantov (prodigiosan,
pyrogénne). Peptidoglykány bakteriálnej bunkovej steny majú silný adjuvantný účinok na SI bunky.
H-AG je súčasťou bakteriálnych bičíkov, jeho základom je bičíkový proteín. Termolabilný.
K-AG je heterogénna skupina povrchových, kapsulárnych AG baktérií.
Sú v kapsule. Obsahujú najmä kyslé polysacharidy, medzi ktoré patria kyseliny galakturónová, glukurónová a idurónová. V štruktúre týchto antigénov existujú variácie, na základe ktorých sa rozlišuje napríklad 75 typov (sérotypov) pneumokokov, 80 typov Klebsiella atď. Kapsulárne antigény sa používajú na prípravu vakcín proti meningokokom, pneumokokom a Klebsielle. Avšak podávanie vysokých dávok polysacharidových antigénov môže vyvolať toleranciu.
Antigénmi baktérií sú aj ich toxíny, ribozómy a enzýmy.
Niektoré mikroorganizmy obsahujú skrížene reaktívne - antigénne determinanty nachádzajúce sa v mikroorganizmoch a ľuďoch/zvieratách.
U mikróbov rôznych druhov a u ľudí sú bežné, štruktúrou podobné, AG. Tieto javy sa nazývajú antigénne mimikry. Krížovo reaktívne antigény často odrážajú fylogenetickú zhodu týchto zástupcov, niekedy sú výsledkom náhodnej podobnosti v konformácii a nábojoch - AG molekúl.
Napríklad Forsman's AG sa nachádza v barachových erytrocytoch, salmonele a u morčiat.
Hemolytické streptokoky skupiny A obsahujú skrížene reagujúce antigény (najmä M-proteín), ktoré sú spoločné s antigénmi endokardu a glomerulov ľudských obličiek. Takéto bakteriálne antigény spôsobujú tvorbu protilátok, ktoré skrížene reagujú s ľudskými bunkami, čo vedie k rozvoju reumatizmu a post-streptokokovej glomerulonefritídy.
Pôvodca syfilisu má fosfolipidy podobnú štruktúre ako tie, ktoré sa nachádzajú v srdci zvierat a ľudí. Preto sa kardiolipínový antigén srdca zvierat používa na detekciu protilátok proti spirochéte u chorých ľudí (Wassermannova reakcia).
Antigény mikroorganizmov
Každý mikroorganizmus, bez ohľadu na to, aký môže byť primitívny, obsahuje niekoľko antigénov. Čím je jeho štruktúra zložitejšia, tým viac antigénov možno nájsť v jeho zložení.
V rôznych mikroorganizmoch patriacich do rovnakých systematických kategórií sa rozlišujú skupinovo špecifické antigény - nachádzajú sa u rôznych druhov toho istého rodu alebo čeľade, druhovo špecifické - u rôznych zástupcov toho istého druhu a typovo špecifické (variantné) antigény - v rôznych variantoch v rámci toho istého a rovnakého druhu. Posledne menované sa delia na sérologické varianty alebo sérovary. Medzi bakteriálnymi antigénmi sú H, O, K atď.
Bičíkové H-antigény. Ako už názov napovedá, tieto antigény sú súčasťou bakteriálnych bičíkov. H-antgén je bičíkový proteín. Zahrievaním sa ničí a po ošetrení fenolom si zachováva svoje antigénne vlastnosti.
Somatický O-antigén. Predtým sa verilo, že O-antigén je uzavretý v obsahu bunky, jej soma, a preto sa nazýval somatický antigén. Následne sa ukázalo, že tento antigén je spojený s bakteriálnou bunkovou stenou.
O antigén gramnegatívnych baktérií je spojený s LPS bunkovej steny. Determinantné skupiny tohto kohézneho komplexného antigénu sú koncové opakujúce sa jednotky polysacharidových reťazcov spojených s jeho hlavnou časťou. Zloženie cukrov v determinantných skupinách, ako aj ich počet, nie sú u rôznych baktérií rovnaké. Najčastejšie obsahujú hexózy (galaktóza, glukóza, ramnóza atď.), aminocukor (M-acetylglukózamín). O-antigén je tepelne stabilný: uchováva sa pri vare počas 1-2 hodín, po spracovaní formalínom a etanolom sa nezničí. Keď sú zvieratá imunizované živými kultúrami, ktoré majú bičíky, tvoria sa protilátky proti O- a H-antigénom a pri imunizácii varenou kultúrou sa tvoria protilátky len proti O-antogénu.
K-antigény (kapsulárne). Tieto antigény sú dobre študované u Escherichia a Salmonella. Rovnako ako O-antigény sú úzko spojené s LPS bunkovej steny a puzdra, ale na rozdiel od O-antigénu obsahujú najmä kyslé nolisacharidy: glukurónovú, galakturónovú a iné urónové kyseliny. Podľa citlivosti na teplotu sa K-antigény delia na A-, B- a L-antigény. Tepelne najstabilnejšie sú A-antigény, ktoré vydržia var dlhšie ako 2 hodiny, B-antigény vydržia zahrievanie pri teplote 60°C hodinu a L-antigény sa ničia pri zahriatí na 60°C.
K-antigény sú umiestnené povrchnejšie ako O-antigény a často ich maskujú. Na detekciu O-antigénov je preto potrebné najskôr zničiť K-antigény, čo sa dosiahne prevarením kultúr. Takzvaný Vi antigén patrí medzi kapsulárne antigény. Nachádza sa v týfuse a niektorých ďalších enterobaktériách s vysokou virulenciou, v súvislosti s ktorými sa tento antigén nazýva virulentný antigén.
Kapsulárne antigény polysacharidovej povahy sa našli v pneumokokoch, Klebsielle a iných baktériách, ktoré tvoria výraznú kapsulu. Na rozdiel od skupinovo špecifických O-antigénov často charakterizujú antigénne znaky určitých kmeňov (variantov) daného druhu, ktoré sa na tomto základe delia na sérovary. V antraxových baciloch pozostáva kapsulárny antigén z polypeptidov.
Antigény bakteriálnych toxínov. Bakteriálne toxíny majú plné antigénne vlastnosti, ak ide o rozpustné zlúčeniny proteínovej povahy.
Enzýmy produkované baktériami, vrátane faktorov patogenity, majú vlastnosti kompletných antigénov.
ochranné antigény. Prvýkrát zistený v exsudáte postihnutého tkaniva v antraxe. Majú silne výrazné antigénne vlastnosti, ktoré poskytujú imunitu voči zodpovedajúcemu infekčnému agens. Ochranné antigény sú pri vstupe do hostiteľského organizmu tvorené aj niektorými inými mikroorganizmami, hoci tieto antigény nie sú ich stálymi zložkami.
Vírusové antigény. Každý virión akéhokoľvek vírusu obsahuje rôzne antigény. Niektoré z nich sú špecifické pre vírusy. Zloženie iných antigénov zahŕňa zložky hostiteľskej bunky (lipidy, sacharidy), ktoré sú zahrnuté v jej vonkajšom obale. Antigény jednoduchých viriónov sú spojené s ich nukleokapsidmi. Podľa chemického zloženia patria medzi ribonukleoproteíny alebo deoxyribonukleoproteíny, čo sú rozpustné zlúčeniny, a preto sa označujú ako S-antigény (solutio-solution). V komplexne organizovaných viriónoch sú niektoré antigénne zložky spojené s nukleokapsidami, iné s glykoproteínmi vonkajšieho obalu. Mnohé jednoduché a zložité virióny obsahujú špeciálne povrchové V-antigény – hemaglutinín a enzým neuraminidázu. Antigénna špecifickosť hemaglutinínu sa líši od vírusu k vírusu. Tento antigén sa zisťuje pri hemaglutinačnej reakcii alebo jej odrode - hemadsorpčnej reakcii. Ďalšia vlastnosť hemaglutinínu sa prejavuje v antigénnej funkcii vyvolať tvorbu protilátok - antigemashpotinínov a vstúpiť s nimi do hemaglutinačnej inhibičnej reakcie (HITA).
Vírusové antigény môžu byť skupinovo špecifické, ak sa nachádzajú v rôznych druhoch rovnakého rodu alebo rodiny, a typovo špecifické, vlastné jednotlivým kmeňom toho istého druhu. Tieto rozdiely sa berú do úvahy pri identifikácii vírusov.
Spolu s uvedenými antigénmi môžu byť v zložení vírusových častíc prítomné aj antigény hostiteľskej bunky. Napríklad chrípkový vírus pestovaný na alantoidnej membráne kuracieho embrya reaguje s antisérom pripraveným pre alantoidnú tekutinu. Ten istý vírus získaný z pľúc infikovaných myší reaguje s antisérami do pľúc týchto zvierat a nereaguje s antisérami na alantoickú tekutinu.
Heterogénne antigény (heteroantigény). Bežné antigény nachádzajúce sa u predstaviteľov rôznych typov mikroorganizmov, zvierat a rastlín sa nazývajú heterogénne. Napríklad Forsmanov heterogénny antigén sa nachádza v proteínových štruktúrach orgánov morčiat, v erytrocytoch barana a v salmonele.
antigény ľudského tela
Všetky tkanivá a bunky ľudského tela majú antigénne vlastnosti. Niektoré antigény sú špecifické pre všetky cicavce, iné sú druhovo špecifické pre človeka a iné pre určité skupiny, nazývajú sa izoantigény (napríklad antigény krvných skupín). Antigény, ktoré sú pre daný organizmus jedinečné, sa nazývajú aloantigény (grécky allos – iný). Patria sem antigény tkanivovej kompatibility – produkty génov hlavného komplexu tkanivovej kompatibility MHC (Major Histocompatiability Complex), charakteristického pre každého jedinca. Antigény rôznych jedincov, ktoré nemajú rozdiely, sa nazývajú syngénne. Orgány a tkanivá, okrem iných antigénov, majú orgánové a tkanivové antigény špecifické pre ne. Tkanivá s rovnakým názvom u ľudí a zvierat majú antigénnu podobnosť. Existujú antigény špecifické pre štádium, ktoré sa objavujú a miznú v určitých štádiách vývoja tkaniva alebo buniek. Každá bunka obsahuje antigény charakteristické pre vonkajšiu membránu, cytoplazmu, jadro a ďalšie zložky.
Antigény každého organizmu za normálnych okolností nevyvolávajú v ňom imunologické reakcie, pretože telo je voči nim tolerantné. Za určitých podmienok však získavajú znaky cudzokrajnosti a stávajú sa autoantigénmi a reakcia proti nim sa nazýva autoimunitná.
Nádorové antigény a protinádorová imunita. Rakovinové bunky sú variantmi normálnych telesných buniek. Preto sú charakterizované antigénmi tých tkanív z
z ktorých pochádzajú, ako aj antigény špecifické pre nádor a tvoriace malú časť všetkých bunkových antigénov. V priebehu karcinogenézy dochádza k dediferenciácii buniek, preto môže dôjsť k strate niektorých antigénov, objaveniu sa antigénov charakteristických pre nezrelé bunky až po embryonálne (fetoproteíny). Nádorovo špecifické antigény sú špecifické len pre daný typ nádoru a často pre nádor u daného jedinca. Nádory vyvolané vírusmi môžu mať vírusové antigény, ktoré sú rovnaké pre všetky nádory vyvolané daným vírusom. Pod vplyvom protilátok v rastúcom nádore sa môže zmeniť jeho antigénne zloženie.
Laboratórna diagnostika nádorového ochorenia zahŕňa detekciu antigénov charakteristických pre nádor v krvnom sére. Na tento účel medicínsky priemysel v súčasnosti pripravuje diagnostické súpravy obsahujúce všetky potrebné zložky na detekciu antigénov v enzýmovej imunoanalýze, rádioimunoanalýze, imunoluminiscenčnej analýze.
Odolnosť organizmu voči nádorovému bujneniu je zabezpečená pôsobením prirodzených zabíjačských buniek, ktoré tvoria 15 % všetkých lymfocytov neustále cirkulujúcich v krvi a všetkých tkanivách tela. Prirodzení zabíjači (NK) majú schopnosť rozlíšiť akékoľvek bunky, ktoré majú známky cudzosti, vrátane nádorových buniek, od normálnych buniek tela a cudzie bunky zničiť. V stresových situáciách, ochoreniach, imunosupresívnych účinkoch a niektorých ďalších situáciách klesá počet a aktivita NK, a to je jeden z dôvodov nástupu nádorového bujnenia. Počas vývoja nádoru jeho antigény vyvolajú imunologickú reakciu, ktorá však zvyčajne nestačí na zastavenie rastu nádoru. Dôvody tohto javu sú početné a nie sú dobre pochopené. Tie obsahujú:
nízka imunogenicita nádorových antigénov v dôsledku ich blízkosti k normálnym telovým antigénom, na ktoré je telo tolerantné;
rozvoj tolerancie namiesto pozitívnej reakcie;
rozvoj imunitnej odpovede humorálneho typu, zatiaľ čo iba bunkové mechanizmy môžu potlačiť nádor;
imunosupresívne faktory produkované malígnym nádorom.
Chemoterapia a rádioterapia nádorov, stresové situácie počas chirurgických zákrokov môžu byť ďalšími faktormi, ktoré znižujú imunitnú obranu tela. Opatrenia na zvýšenie úrovne protinádorovej rezistencie zahŕňajú použitie imunostimulačných činidiel, cytokínových prípravkov, stimuláciu imunocytov pacienta in vitro s návratom do krvného obehu pacienta.
Izoantigény. Ide o antigény, ktorými sa od seba odlišujú jednotliví jedinci alebo skupiny jedincov toho istého druhu.
V erytrocytoch, leukocytoch, krvných doštičkách, ako aj v krvnej plazme ľudí bolo objavených niekoľko desiatok typov izoantigénov.
Geneticky príbuzné izoantigény sa kombinujú do skupín, ktoré dostali názvy: systém LVO, Rhesus atď. Rozdelenie ľudí do skupín podľa systému ABO je založené na prítomnosti alebo neprítomnosti antigénov na erytrocytoch, označených A a B. v súlade s tým sú všetci ľudia rozdelení do 4 skupín. Skupina I (0) - žiadne antigény, skupina II (A) - erytrocyty obsahujú antigén A, sk
III (B) - erytrocyty majú antigén B, skupina IV (AB) - erytrocyty majú oba antigény. Keďže v prostredí sú mikroorganizmy, ktoré majú rovnaké antigény (hovoria sa im skrížene reagujúce), človek má protilátky proti týmto antigénom, ale len proti tým, ktoré nemá. Telo je tolerantné voči vlastným antigénom. Preto v krvi osôb skupiny I sú protilátky proti antigénom A a B, v krvi osôb skupiny II - anti-B, v krvi osôb skupiny III - anti-A, v krvi osôb
Protilátky skupiny IV proti A a Vantigens nie sú obsiahnuté. Pri transfúzii krvi alebo erytrocytov príjemcovi, ktorého krv obsahuje protilátky proti zodpovedajúcemu antigénu, dochádza v cievach k aglutinácii transfúzovaných inkompatibilných erytrocytov, čo môže spôsobiť šok a smrť príjemcu. V súlade s tým sa ľudia skupiny I (0) nazývajú univerzálni darcovia a ľudia skupiny IV (AB) sa nazývajú univerzálni príjemcovia. Okrem antigénov A a B môžu mať ľudské erytrocyty aj iné izoantigény (M, M2, N, N2) atď. Proti týmto antigénom neexistujú žiadne izoprotilátky, a preto sa ich prítomnosť pri transfúzii krvi neberie do úvahy.
Antigény hlavného komplexu tkanivovej kompatibility. Okrem antigénov spoločných pre všetkých ľudí a skupinových antigénov má každý organizmus jedinečnú sadu antigénov, ktoré sú pre neho jedinečné. Tieto antigény sú kódované skupinou génov umiestnených na chromozóme 6 u ľudí a nazývajú sa antigény hlavného komplexu tkanivovej kompatibility a označujú sa ako MHC antigény (anglicky Major histocompatibility complex). Ľudské MHC antigény boli prvýkrát objavené na leukocytoch, a preto majú iný názov HLA (Human leucocyte antigens). MHC antigény sú glykoproteíny a sú obsiahnuté na membránach telových buniek, určujú jeho individuálne vlastnosti a vyvolávajú transplantačné reakcie, pre ktoré dostali tretí názov - transplantačné antigény. Okrem toho, antigény MHC hrajú nenahraditeľnú úlohu pri indukcii imunitnej odpovede na akýkoľvek antigén.
MHC gény kódujú tri triedy proteínov, z ktorých dve priamo súvisia s fungovaním imunitného systému a sú diskutované nižšie, a proteíny triedy III zahŕňajú zložky komplementu, cytokíny skupiny TNF a proteíny tepelného šoku.
Proteíny I. triedy sa nachádzajú na povrchu takmer všetkých telesných buniek. Pozostávajú z dvoch polypeptidových reťazcov: ťažký reťazec je nekovalentne spojený s druhým p reťazcom. Reťazec existuje v troch variantoch, čo určuje rozdelenie tried antigénov do troch sérologických skupín A, B a C. Ťažký reťazec spôsobuje kontakt celej štruktúry s bunkovou membránou a jej aktivitu. Rchain je mikroglobulín, rovnaký pre všetky skupiny. Každý antigén triedy I je označený latinským písmenom a sériovým číslom tohto antigénu.
Antigény I. triedy zabezpečujú prezentáciu antigénov cytotoxickým C08+ lymfocytom a rozpoznanie tohto antigénu antigén prezentujúcimi bunkami iného organizmu počas transplantácie vedie k rozvoju transplantačnej imunity.
Antigény MHC triedy II sa nachádzajú hlavne na bunkách prezentujúcich antigén - dendritické, makrofágy, B lymfocyty. Na makrofágoch a B lymfocytoch sa ich expresia po aktivácii buniek prudko zvyšuje. Antigény triedy II sú rozdelené do 5 skupín, z ktorých každá obsahuje 3 až 20 antigénov. Na rozdiel od antigénov triedy I, ktoré sa detegujú v sérologických testoch pomocou sér obsahujúcich proti nim protilátky, antigény triedy II sa najlepšie detegujú pri bunkových testoch – aktivácii buniek, keď sa testované bunky kultivujú spoločne so štandardnými lymfocytmi.
