Ідентифікація бактерій за антигенною структурою. Антигени бактерій
Антигени бактерій по локалізації поділяють на капсульні, соматичні, джгутикові та антигени екзопродуктів (рис. 9.6).
Рис.
К - капсульний, 1 - вірулентності, Н - джгутиковий, 0 - соматичний
Капсульні антигени, або К-антигени, є зовнішніми постійними структурами поверхні мікробної клітини. За хімічною будовою їх ідентифікують переважно як полісахариди, хоча колишній підрозділ К-антигенів ешерихій на Ь- та В-термолабільні антигени допускав і білкову природу цих структур. Їх основу у пневмококів складають повторювані цукру: Е-глюкоза, О-галактоза і Ь-рамноза.
В антигенному відношенні капсульні полісахариди неоднорідні. У пневмонійних стрептококів, наприклад, розрізняють більше 80 серологічних варіантів (сероварів), що широко використовується в діагностичній та лікувально-профілактичній роботі. До однорідніших К-антигенів полісахаридної природи відносять У'антігені ентеробактерій, бруцел, францисел; полісахарид-білкової природи - У-У-антигени єрсиній; білкової природи - М-протеїн стрептококів групи А, протеїн А стафілококів, антигени К-88 і К-99 ешерихій.
З інших зовнішніх структур, що володіють антигенними властивостями, можна назвати корд-фактор мікобактерій, поліпептидні капсули сибірки, але їх через мінливість не відносять до капсульних антигенів.
Соматичні антигени, або О-антигени, є бічні олігосахаридні ланцюги ліпополісахаридів (ендотоксину), що виступають над поверхнею клітинної стінки грамнегативних бактерій. Кінцеві вуглеводні залишки в бічних олігосахаридних ланцюгах можуть відрізнятися як порядком розташування вуглеводів в оліго-харидному ланцюгу, так і стерично. Фактично вони є антигенними детермінантами. У сальмонел налічують близько 40 таких детермінантів, до чотирьох на поверхні однієї клітини. За їхньою спільнотою сальмонел об'єднують у О-групи. Однак специфічність О-антигену сальмонел пов'язана з дидезоксигексозами, в числі яких виявлені паратоза, колітозу, абеквозу, тивелозу, аскарілозу та ін. .
Зовнішня полисахаридная частина О-антигена (точніше, ендотоксину) відповідальна за антигенні зв'язки ентеробактерій, тобто. за неспецифічні серологічні реакції, з допомогою яких може бути виявлено як вид, а й штам энтеробактерии.
О-антигени були названі соматичними, коли їхня точна локалізація ще не була відома. Фактично ж і К-і Про-антигени є поверхневими, різниця полягає в тому, що К-антиген екранує Про-антиген. Звідси випливає: перш ніж виявити О-антиген, необхідно завись досліджуваних бактерій піддати температурній обробці.
Джгутикові антигени, або Н-антигени, мають усі рухливі бактерії. Ці антигени являють собою термолабільні білкові комплекси джгутиків, які мають багато ентеробактерій. Таким чином, ентеробактерії мають два набори антигенних детермінант - штаммоспецифічну (О-антиген) і групоспецифічну (Н-антиген і К-антиген).
Повна антигенна формула грамнегативних бактерій записується в послідовності: Н: К. Антигени при цьому є найбільш стабільними маркерами певних збудників, завдяки чому вдається зробити серйозний епізоотологічний або епідеміологічний аналіз.
Антигенними властивостями мають також бактеріальні суперечки. Вони містять антиген, загальний для вегетативної клітини, та власне споровий антиген.
Таким чином, постійні, тимчасові структури та форми бактерій, а також їх метаболіти мають самостійні антигенні властивості, характерні, однак, для певних видів мікроорганізмів. Оскільки всі вони є маркерами особливої будови ДНК у даного виду бактерій, часто на поверхні мікробної клітини та її метаболітах містяться загальні антигенні детермінанти.
Останній факт має значення для вдосконалення способів ідентифікації мікроорганізмів. Так, наприклад, замість трудомісткої, дорогої та не завжди відтворюваної реакції нейтралізації для визначення сероварів ботулінічного мікроба можна застосовувати експрес-метод, заснований на виявленні поверхневих детермінант за допомогою імунофлуоресценції.
На відміну від антигенів іншого походження серед бактеріальних антигенів виділяють звані протективні, чи захисні, антигени. Вироблені антитіла антитіла захищають організм відданого патогенного мікроорганізму. Протективними властивостями володіють капсульні антигени пневмококів, М-протеїн стрептококів, А-протеїн стафілококів, білок другої фракції екзотоксину сибіркозразкових бацил, білкові молекули нижніх шарів стінки деяких грамнегативних бактерій та ін. Очищені проте тому наближаються до ідеальних вакцинних препаратів.
Протективні антигени зумовлюють імуногенність мікробних антигенів. Антигени не всіх мікроорганізмів здатні створювати однаково виражений імунітет. Для підвищення імуногенності в ряді випадків антиген змішують з ад'ювантами - неспецифічними стимуляторами імуногенезу мінеральної або органічної природи. Найчастіше з цією метою використовують гідроокис алюмінію, алюмінієво-калієві галун, ланолін, вазелінове масло, ліпополісахарид бактерій, препарати бордетел і ін. Найбільш популярним у дослідників є ад'ювант Фрейнда, що складається з вазелінового масла, ланоліну (неповний ад'юй) ад'ювант). Щеплення людей інактивованими вакцинами проти грипу та поліомієліту з неповним ад'ювантом Фрейнда підтвердило їхню ефективність. Аналогічні ад'юванти з успіхом використовували для посилення імуногенності вірусних вакцин проти ящуру, парагрипу типу 3, хвороби Ауески, чуми м'ясоїдних, інфекційного гепатиту собак, хвороби Гамборо, ньюкаслської хвороби, грипу коней, ротавію. Такі вакцини викликають виражену та тривалу імунну відповідь. Завдяки цьому значно підвищується ефективність вакцинації та скорочується кількість щорічних щеплень. Кожен ад'ювант вводиться в організм згідно з інструкцією, що додається до нього: підшкірно, внутрішньом'язово, внутрішньочеревно і т.д.
Сутність ад'ювантної дії названих препаратів полягає у стримуванні надходження змішаного з ними антигену в організм, що пролонгує його імунізуючу дію, знижує реактогенність, а в деяких випадках викликає бласт-трансформацію (рис. 9.7).
Рис. 9.7.
Більшість ад'ювантів здатні депонувати антиген, тобто. адсорбувати його на своїй поверхні та тривалий час зберігати в організмі, що збільшує тривалість його впливу на імунну систему. Однак при виготовленні антисироватки для імунохімічного аналізу, особливо з метою встановлення природи антигенів або антигенних зв'язків, уникають використання мікробних ад'ювантів, оскільки вони знижують специфічність антисироватки. Відбувається це за рахунок гетерогенності (або гетерофільності) антигенів, тобто. антигенної спільності мікробів різних таксономічних груп, тканин рослин, тварин та людини.
Антигенна структура мікроорганізмів дуже різноманітна. У мікроорганізмів розрізняють загальні, чи групові, і специфічні, чи типові, антигени.
Групові антигени є загальними для двох або більше видів мікробів, що входять в один рід, а іноді відносяться до різних родів. Так, загальні групові антигени є в окремих типів роду сальмонел; збудники черевного тифу мають загальні групові антигени зі збудниками паратифу А та паратифу В (0-1,12).
Специфічні антигени є тільки в даного виду мікроба або навіть у певного типу (варіанту) або підтипу всередині виду. Визначення специфічних антигенів дозволяє диференціювати мікроби всередині роду, виду, підвиду та навіть типу (підтипу). Так, усередині роду сальмонел по комбінації антигенів диференційовано понад 2000 типів сальмонел, а у підвиду шигел Флекснера – 5 серотипів (сероваріантів).
По локалізації антигенів у мікробній клітині розрізняють соматичні антигени, пов'язані з тілом мікробної клітини, капсульні - поверхневі, або оболонкові антигени та джгутикові антигени, що знаходяться у джгутиках.
Соматичні, О-антигени(Від нім. Ohne Hauch - без дихання), пов'язані з тілом мікробної клітини. У грамнегативних бактерій О-антиген - складний комплекс ліпідополісахаридно-білкової природи. Він є високо токсичним і є ендотоксином цих бактерій. У збудників кокових інфекцій, холерних вібріонів, збудників бруцельозу, туберкульозу та деяких анаеробів з тіла мікробних клітин виділено полісахаридні антигени, які зумовлюють типову специфічність бактерій. Як антигени вони можуть бути активними в чистому вигляді та в комплексі з ліпідами.
Жгутикові, Н-антигени(Від ньому. Hauch - дихання), мають білкову природу і знаходяться в джгутиках рухливих мікробів. Джгутикові антигени швидко руйнуються при нагріванні та під дією фенолу. Вони добре зберігаються у присутності формаліну. Цю властивість використовують при виготовленні вбитих діагностів кумів для реакції аглютинації, коли необхідно зберегти джгутики.
Капсульні, К - антигени- розташовані на поверхні мікробної клітини і називаються ще поверхневими, або оболонковими. Найбільш детально вони вивчені у мікробів сімейства кишкових, у яких розрізняють Vi-, М-, В-, L-і А-антигени. Важливе значення має Vi-антиген. Вперше він був виявлений у штамах бактерій черевного тифу, що мають високу вірулентність, і отримав назву антигену вірулентності. При імунізації людини комплексом О- та Vi-антигенів спостерігається високий рівень захисту проти черевного тифу. Vi-антиген руйнується при 60°З менш токсичний, ніж О-антиген. Він виявлений і в інших кишкових мікробів, наприклад, у кишкової палички.
Протективний(від лат. protectio - заступництво, захист), або захисний, антиген утворюється сибірковими мікробами в організмі тварин і виявляється в різних ексудатах при захворюванні на сибірку. Протективний антиген є частиною екзотоксину, що виділяється мікробом сибірки, і здатний викликати вироблення імунітету. У відповідь на введення цього антигену утворюються комплементзв'язуючі антитіла. Протективний антиген можна отримати при вирощуванні сибіркового мікроба на складному синтетичному середовищі. З протективного антигену виготовлена високоефективна хімічна вакцина проти сибірки. Захисні протективні антигени виявлені також у збудників чуми, бруцельозу, туляремії, кашлюку.
Повноцінні антигенивикликають в організмі синтез антитіл або сенсибілізацію лімфоцитів та вступають з ними в реакцію як in vivo, так і in vitro. Для повноцінних антигенів характерна сувора специфічність, т. е. викликають у організмі вироблення лише специфічних антитіл, вступають у реакцію лише з цим антигеном. До таких антигенів відносять білки тваринного, рослинного та бактеріального походження.
Неповноцінні антигени (гаптени) є складні вуглеводи, ліпіди та інші речовини, не здатні викликати утворення антитіл, але які вступають з ними в специфічну реакцію. Гаптени набувають властивості повноцінних антигенів лише за умови введення в організм у комплексі з білком.
Типовими представниками гаптенів є ліпіди, полісахариди, нуклеїнові кислоти, а також прості речовини: фарби, аміни, йод, бром та ін.
Вакцинація як метод профілактики інфекційних хвороб. Історія розвитку вакцинації. Вакцини Вимоги до вакцин. Чинники, що визначають можливість створення вакцин.
Вакцини – це біологічно активні препарати, що запобігають розвитку інфекційних захворювань та інших проявів імунопатології. Принцип застосування вакцин полягає у випереджальному створенні імунітету і, як наслідок, стійкості до розвитку захворювання. Вакцинацією називають заходи, створені задля штучну імунізацію населення шляхом запровадження вакцин підвищення стійкості до захворювання. Мета вакцинації полягає у створенні імунологічної пам'яті проти конкретного патогену.
Розрізняють пасивну та активну імунізацію. Введення імуноглобулінів, отриманих з інших організмів, - пасивна імунізація. Вона застосовується як у терапевтичних, так і профілактичних цілях. Введення вакцин – це активна імунізація. Основна відмінність активної імунізації від пасивної – формування імунологічної пам'яті.
Імунологічна пам'ять забезпечує прискорене і ефективніше видалення чужорідних агентів за її повторному появі організмі. Основою імунологічної пам'яті є T-і B-клітини пам'яті.
Перша вакцина отримала свою назву від слова vaccinia(коров'яча віспа) - вірусна хвороба великої рогатої худоби. Англійський лікар Едвард Дженнер вперше застосував на хлопчику Джеймсі Фіппсе вакцину проти натуральної віспи, отриману з бульбашок на руці хворого на корову віспу, в 1796 р. Лише майже через 100 років (1876-1881) Луї Пастер формування імунітету проти вірулентних штамів
Деякі з живих вакцин було створено радянськими вченими, наприклад, П. Ф. Здродовський створив вакцину проти висипного тифу у 1957-59 роках. Вакцину проти грипу створила група вчених: А. А. Смородинцев, В. Д. Соловйов, В. М. Жданов у 1960 році. П. А. Вершилова у 1947-51 роках створила живу вакцину відбруцельозу.
Вакцина повинна відповідати таким вимогам:
● активувати клітини, що беруть участь у процесингу та презентації антигену;
● містити епітопи для T- та T-клітин, що забезпечують клітинну та гуморальну відповідь;
● легко піддаватися процесингу з подальшою ефективною презентацією антигенами гістосумісності;
● індукувати утворення ефекторних T-клітин, антитілопродукуючих клітин та відповідних клітин пам'яті;
● запобігати розвитку захворювання протягом тривалого часу;
● бути нешкідливою, тобто не викликати серйозного захворювання та побічних ефектів.
Ефективність вакцинації – це фактично відсоток щеплених, які відреагували на вакцинацію формуванням специфічного імунітету. Таким чином, якщо ефективність певної вакцини становить 95%, то це означає, що з 100 щеплених 95 надійно захищені, а 5 все-таки схильні до ризику захворювання. Ефективність вакцинації визначається трьома групами факторів. Фактори, що залежать від вакцинного препарату: властивості самої вакцини, що визначають її імуногенність (жива, інактивована, корпускулярна, субодинична кількість імуногену і ад'ювантів і т.д.); якість вакцинного препарату, тобто. імуногенність не втрачена у зв'язку із закінченням терміну придатності вакцини або у зв'язку з тим, що її неправильно зберігали або транспортували. Фактори, що залежать від вакцинованого: генетичні фактори, що визначають принципову можливість (або неможливість) вироблення специфічного імунітету; вік, бо імунна відповідь найтіснішим чином визначається ступенем зрілості системи імунітету; стан здоров'я «взагалі» (зростання, розвиток та вади розвитку, харчування, гострі чи хронічні хвороби та ін.); фоновий стан імунної системи - насамперед наявність уроджених чи набутих імунодефіцитів.
Ідентифікація мікробів – це визначення систематичного становища виділеної з будь-якого джерела культури рівня виду чи варіанта. У разі впевненості у чистоті виділеної у процесі культурального методу культури приступають до її ідентифікації, спираючись при цьому на ключі (тобто відомий перелік ферментативної активності, відому антигенну структуру), класифікацію та характеристику типових штамів, описаних у посібниках.
З метою ідентифікації використовують комплекс ознак: морфологічних(форма, розміри, структура, наявність джгутиків, капсули, суперечка, взаємне розташування в мазку), тинкторіальних(забарвлення за Грамом та іншими методами), хімічних(Г+Ц у ДНК та вміст, напр., пептидоглікану, целюлози, хітину та ін.), культуральних(поживні потреби, умови, темпи та характер зростання на різних середовищах), біохімічних(ферментативна деградація та трансформація різних речовин з утворенням проміжних та кінцевих продуктів), серологічних(антигенна структура, специфічність, зв'язки), екологічних(Вірулентність, токсигенність, токсичність, алергенність мікробів та їх продуктів, коло сприйнятливих тварин та ін біосистем, тропізм, міжвидові та внутрішньовидові взаємини, вплив факторів зовнішнього середовища, включаючи фаги, бактеріоцини, антибіотики, антисептики, дезінфектанти).
При ідентифікації мікроорганізмів не потрібно вивчати всі властивості. Більше того, з економічної точки зору важливо, щоб коло випробуваних тестів було не більшим, ніж це необхідно; бажано використовувати прості (але надійні) тести, доступні широкому колу лабораторій.
Ідентифікацію мікроорганізмів починають з віднесення культури до великих таксонів (тип, клас, порядок, сем.). Для цього часто достатньо визначити джерело одержання культури, морфологічні та культуральні властивості, забарвлення за Грамом або Романовським-Гімзою. Для встановлення роду, виду та особливо варіанта доводиться застосовувати визначення біохімічних, серологічних, екологічних ознак. Схеми ідентифікації бактерій значно різняться. Так, в ідентифікації бактерії акцент роблять на біохімічні та серологічні властивості, грибів та найпростіших – на морфологічні особливості клітин та колоній. При ідентифікації вірусів використовують метод молекулярної гібридизації встановлення специфічності геному, і навіть спеціальні серологічні реакції.
Біохімічна ідентифікація чистої культури бактерій проводиться з допомогою диференційно-діагностичних середовищ. Диференціально-діагностичні середовища містять субстрат для будь-якого ферменту, що виявляється у мікроба, і індикатор, що фіксує зміну рН живильного середовища і забарвлює її кольори, характерні для кислих або лужних значень рН (рис.2.1).
Рис.2.1. Приклад біохімічної активності представників сімейства ентеробактерій. У середовищі доданий індикатор - бромфеноловий синій, при нейтральних значеннях рН середовище має трав'яно-зелений колір, при кислих значеннях - жовтий, при лужних значеннях рН - синій. Індол – лужний продукт, наявність уреази супроводжується утворенням сечовини (лужні значення рН), ферментація вуглеводів супроводжується утворенням кислоти. Позитивна проба на сірководень супроводжується почорнінням середовища внаслідок дії спеціального реактиву
Серологічна ідентифікаціяпередбачає визначення антигенної специфічності досліджуваної культури мікробів та антигенної формули - символічного відображення антигенної структури бактерій. Наприклад, антигенну структуру S. typhi позначають як O9,12:Vi:Hd; одного з сероварів E. coli - як O111: K58: H2. Антигенну формулу визначають реакції аглютинації на склі за допомогою набору монорецепторних антисироваток, тобто. антитіл до певних антигенів бактерій Як досліджувані антигени використовують вирощену культуру бактерій, кожен мікроб є корпускулярним антигеном, що дає феномен аглютинації при додаванні специфічних йому антитіл. Деякі проблеми виникають при дослідженні капсульних бактерій: капсула екранує соматичний антиген, тому дослідження його бактеріальну культуру прогрівають. Висока температура сприяє руйнуванню термолабільної капсули та О-антиген стає доступним для типування. Техніка постановки реакції аглютинації на склі. На чисте знежирене скло наносять краплю фіз.розчину (контроль) та краплю антисироватки. Якщо антисироваток кілька, то беруть кілька стекол. У кожну краплю вносять за допомогою бактеріальної петлі культуру бактерій. Протягом 1-3 хв спостерігають за появою аглютинатів, які утворюються при специфічному зв'язуванні певних антитіл з бактеріальними антигенами та їх подальшим об'єднанням у великі видимі оком пластівці.
Бактеріальні антигени:
групоспецифічні (зустрічаються у різних видів одного роду чи сімейства)
видоспецифічні (у різних представників одного виду);
типоспецифічні (визначають серологічні варіанти – серовари, антигеновари всередині одного виду).
Залежно від локалізації в бактеріальній клітині розрізняють К-, Н-, О-антигени (позначають буквами латинського алфавіту).
О-АГ – ліпополісахарид клітинної стінки грамнегативних бактерій. Складається з полісахаридного ланцюжка (власне О-Аг) та ліпіду А.
Полісахарид термостабілен (витримує кип'ятіння протягом 1-2 годин), хімічно стійкий (витримує обробку формаліном та етанолом). Чистий О-АГ слабо імуногенний. Виявляє варіабельність структури та по ньому розрізняють багато сероваріантів бактерій одного виду. Наприклад, для кожної групи сальмонел характерна наявність певного О-АГ (полісахариду) – у групи А
Це фактор 2, групи В - фактор 4 і т.д. У R-форм бактерій О-АГ втрачає бічні ланцюги
полісахариду та типоспецифічність.
Ліпід А - містить глюкозамін та жирні кислоти. Він має сильну ад'ювантну, неспецифічну імуностимулюючу активність і токсичність. У цілому нині ЛПС є эндотоксином. Вже у невеликих дозах викликає лихоманку через активацію макрофагів та виділення ними ІЛ1, ФНП та інших цитокінів, дегрануляцію гранулоцитів, агрегацію тромбоцитів. Він може зв'язуватися з будь-якими клітинами організму, але особливо макрофагами. У великих дозах пригнічує фагоцитоз, викликає токсикоз, порушення функції серцево-судинної системи, тромбози, ендотоксичний шок. ЛПС деяких бактерій входить до складу імуностимуляторів (продігіозан,
пірогенал). Пептидоглікани клітинної стінки бактерій мають сильний ад'ювантний ефект на клітини СІ.
Н-АГвходить до складу бактеріальних джгутиків, основа його – білок флагеллін. Термолабілен.
К-АГ– це гетерогенна група поверхневих, капсульних АГ бактерій.
Вони перебувають у капсулі. Містять головним чином кислі полісахариди, до складу яких входять галактуронова, глюкуронова та ідуронова кислоти. Зустрічаються варіації у будові цих антигенів, на підставі чого, наприклад, розрізняють 75 типів (серотипів) пневмококів, 80 типів клебсієл і т.д. Капсульні антигени використовуються для приготування вакцин менінгококів, пневмококів, клебсієл. Однак введення високих доз полісахаридних антигенів може спричинити толерантність.
Антигенами бактерій є також їх токсини, рибосоми та ферменти.
Деякі мікроорганізми містять перехреснореагуючі - антигенні детермінанти, що зустрічаються у мікроорганізмів і людини/тварин.
У бактерій різних видів і людини зустрічаються загальні, подібні за будовою АГ. Ці явища називаються антигенною мімікрією. Часто перехреснореагуючі антигени відображають філогенетичну спільність даних представників, іноді є результатом випадкової схожості конформації та зарядів - молекул АГ.
Наприклад, АГ Форсмана міститься в еритроцитах барача, сальмонел і у морських свинок.
Гемолітичні стрептококи групи А містять перехресно реагують АГ (зокрема, М-протеїн), загальні з АГ ендокарда та клубочків нирок людини. Такі бактеріальні антигени викликають утворення антитіл, що перехресно реагують з клітинами людини, що призводить до розвитку ревматизму та постстрептококового гломерулонефриту.
У збудника сифілісу є фосфоліпіди, подібні до будови з тими, що є в серці тварин і людини. Тому кардіоліпіновий антиген серця тварин використовується для виявлення антитіл до спірохети у хворих людей (реакція Вассермана).
Антигени мікроорганізмів
Кожен мікроорганізм, хоч би як примітивно він був влаштований, містить кілька антигенів. Чим складніше його структура, тим більше антигенів можна виявити у його складі.
У різних мікроорганізмів, що належать до тих самих систематичних категорій, розрізняють групоспецифічні антигени - зустрічаються у різних видів одного і того ж роду або сімейства, видоспецифічні - у різних представників одного виду і типоспецифічні (варіантні) антигени - у різних варіантів в межах одного і того ж виду. Останні поділяють на серологічні варіанти, або серовари. Серед бактеріальних антигенів розрізняють Н, Про, До та ін.
Джгутикові Н-антигени. Як видно з назви, ці антигени входять до складу бактеріальних джгутиків. Н-антнген є білок флагеллін. Він руйнується під час нагрівання, а після обробки фенолом зберігає свої антигенні властивості.
Соматичний О-антиген. Раніше вважали, що О-антиген міститься у вмісті клітини, її сомі, тому й назвали його соматичним антигеном. Згодом виявилося, що цей антиген пов'язаний із бактеріальною клітинною стінкою.
О-антиген грамнегативних бактерій пов'язаний із ЛПС клітинної стінки. Детермінантними групами цього комплексного злижного антигену є кінцеві ланки полісахаридних ланцюгів, що повторюються, проєднані до її основної частини. Склад Сахаров в детермінантних групах, як і їх кількість, у різних бактерій неоднаковий. Найчастіше в них містяться гексози (галактоза, глюкоза, рамноза та ін.), Аміносахар (М-ацетилглюкозамін). О-антиген термістабілен: зберігається при кип'ятінні протягом 1-2 годин, не руйнується після обробки формаліном та етанолом. При імунізації тварин живими культурами, що мають джгутики, утворюються антитіла до- і Н-антигенів, а при імунізації кип'яченою культурою утворюються антитіла тільки до О-антнгену.
К-антигени (капсульні). Ці антигени добре вивчені у ешерихій та сальмонел. Вони, так само як О-антигени, тісно пов'язані з ЛПС клітинної стінки та капсулою, але на відміну від О-антигену містять головним чином кислі нолісахариди: глюкуронову, галактуронову та інші уронові кислоти. За чутливістю до температури К-антигени поділяють на А-, В-і L-антигени. Найбільш термостабільними є А-антигени, що витримують кип'ятіння більше 2 годин.
К-антигени розташовуються більш поверхово, ніж О-антигени, і часто маскують останні. Тому виявлення О-антигенів необхідно попередньо зруйнувати К-антигени, що досягається кип'ятінням культур. До капсульних антигенів відноситься так званий Vi-антиген. Він виявлений у черевнотифозних та деяких інших ентеробактерій, що мають високу вірулентність, у зв'язку з чим даний антиген отримав назву антигену вірулентності.
Капсульні антигени полісахаридної природи виявлені у пневмококів, клебсієл та інших бактерій, що утворюють виражену капсулу. На відміну від групоспецифічних О-антигенів вони часто характеризують антигенні особливості певних штамів (варіантів) даного виду, які на цій підставі поділяються на серовари. У сибіркових бацил капсульний антиген складається з поліпептидів.
Антигени бактеріальних токсинів. Токсини бактерій мають повноцінні антигенні властивості в тому випадку, якщо вони є розчинними сполуками білкової природи.
Ферменти, що продукуються бактеріями, у тому числі фактори патогенності, мають властивості повноцінних антигенів.
Протективні антигени. Вперше виявлені в ексудаті ураженої тканини при сибірці. Вони мають сильно виражені антигенні властивості, що забезпечують імунітет до відповідного інфекційного агента. Протективні антигени утворюють деякі інші мікроорганізми при попаданні в організм господаря, хоча ці антигени не є їх постійними компонентами.
Антигени вірусів. У кожному віріоні будь-якого вірусу містяться різні антигени. Одні з них є вірусспецифічними. До складу інших антигенів входять компоненти клітини господаря (ліпіди, вуглеводи), які включаються до його зовнішньої оболонки. Антигени простих віріонів пов'язані з їх нуклеокапсидами. За своїм хімічним складом вони належать до рибонуклеопротеїдів або дезоксирибонуклеопротеїдів, які є розчинними сполуками і тому позначаються як S-антигени (solutio-розчин). У складноорганізованих віріонів одні антигенні компоненти пов'язані з нуклеокапсидами, інші – з глікопротеїдами зовнішньої оболонки. Багато простих і складних віріонів містять особливі поверхневі V-антигени - гемагглютинін і фермент нейрамінідазу. Антигенна специфічність гемаглютиніну у різних вірусів неоднакова. Даний антиген виявляється у реакції гемаглютинації або її різновиду - реакції гемадсорбції. Інша особливість гемагглютиніна проявляється в антигенній функції викликати утворення антитіл - антигемашпотінінів і вступати з ними в реакцію гальмування гемагглютинації (РТГА).
Вірусні антигени можуть бути групоспецифічними, якщо вони виявляються у різних видів одного і того ж роду або сімейства, і типоспецифічними, властивими окремим штамам одного і того ж виду. Ці відмінності враховуються під час ідентифікації вірусів.
Поруч із переліченими антигенами у складі вірусних частинок можуть бути антигени клітини господаря. Так, наприклад, вірус грипу, вирощений на алантоїсній оболонці курячого ембріона, реагує з антисироваткою, отриманої до алантоїсної рідини. Цей же вірус, взятий з легких інфікованих мишей, реагує з антисироваткою до легенів цих тварин і не реагує з антисироваткою до алантоїсної рідини.
Гетерогенні антигени (гетероантигени). Загальні антигени, виявлені у представників різних видів мікроорганізмів, тварин та рослин, називають гетерогенними. Наприклад, гетерогенний антиген Форсмана міститься в білкових структурах органів морської свинки, в еритроцитах барана та сальмонел.
Антигени організму людини
Всі тканини і клітини організму людини мають антигенні властивості. Одні антигени специфічні всім ссавців, інші видоспецифічні в людини, треті - окремих груп, їх називають изоантигенами (наприклад, антигени груп крові). Антигени, властиві лише цьому організму, називають алоантигенами (грец. Алос - інший). До них відносяться антигени тканинної сумісності – продукти генів головного комплексу тканинної сумісності МНС (Major Histocompatibiliti Complex), властиві кожному індивідууму. Антигени різних осіб, які мають відмінностей, називають сингенними. Органи та тканини крім інших антигенів мають специфічні для них органні та тканинні антигени. Антигенною подібністю мають однойменні тканини людини та тварин. Існують стадіоспецифічні антигени, що з'являються та зникають на окремих стадіях розвитку тканин або клітин. Кожна клітина містить антигени, характерні для зовнішньої мембрани, цитоплазми, ядра та інших компонентів.
Антигени кожного організму в нормі не викликають у ньому імунологічних реакцій, оскільки організм до них толерантний. Однак за певних умов вони набувають ознак чужорідності і стають аутоантигенами, а реакцію, що виникла проти них, називають аутоімунною.
Антигени пухлин та протипухлинний імунітет. Клітини злоякісних пухлин є варіантами нормальних клітин організму. Тому їм властиві антигени тих тканин,
яких вони відбулися, а також антигени, специфічні для пухлини та становлять малу частку всіх антигенів клітини. У ході канцерогенезу відбувається дедиференціювання клітин, тому може відбуватися втрата деяких антигенів, поява антигенів, властивих незрілим клітинам, аж до ембріональних (фетопротеїнів). Антигени, властиві лише пухлини, специфічні лише даного виду пухлини, а нерідко пухлини в даної особи. Пухлини, індуковані вірусами, можуть мати вірусні антигени, однакові у всіх пухлин, індукованих цим вірусом. Під впливом антитіл у пухлини, що росте, може змінюватися її антигенний склад.
Лабораторна діагностика пухлинної хвороби включає виявлення антигенів, властивих пухлини у сироватках крові. Для цього в даний час медична промисловість готує діагностичні набори, що містять усі необхідні інгредієнти для виявлення антигенів при імуноферментному, радіоімунному, імунолюмінесцентному аналізі.
Резистентність організму до пухлинного зростання забезпечується дією природних кілерних клітин, які становлять 15% усіх лімфоцитів, що постійно циркулюють у крові та всіх тканинах організму. Природні кілери (ЕК) мають здатність відрізняти будь-які клітини, що мають ознаки чужорідності, у тому числі пухлинні, від нормальних клітин організму і знищувати чужорідні клітини. При стресових ситуаціях, хворобах, імунодепресивних впливах та деяких інших ситуаціях число та активність ЕК знижуються і це є однією з причин початку пухлинного росту. У ході розвитку пухлини її антигени викликають імунологічну реакцію, але вона, як правило, є недостатньою для зупинки пухлинного росту. Причини цього явища численні та недостатньо вивчені. До них відносяться:
низька імуногенність пухлинних антигенів внаслідок їхньої близькості до нормальних антигенів організму, до яких організм толерантний;
розвиток толерантності замість позитивної відповіді;
розвиток імунної відповіді за гуморальним типом, тоді як придушити пухлину можуть лише клітинні механізми;
імунодепресивні фактори, що виробляються злоякісною пухлиною
Хіміо та радіотерапія пухлин, стресові ситуації при хірургічних втручаннях можуть бути додатковими факторами, що знижують імунний захист організму. Заходи щодо підвищення рівня протипухлинної резистентності включають використання імуностимулюючих засобів, препаратів цитокінів, стимуляцію імуноцитів пацієнта in vitro із поверненням у русло крові хворого.
Ізоантигени. Це антигени, якими окремі індивідууми чи групи особин одного виду різняться між собою.
В еритроцитах, лейкоцитах, тромбоцитах, а також у плазмі крові людей відкрито кілька десятків видів ізоантигенів.
Ізоантигени, генетично пов'язані, об'єднані в групи, що отримали назви: система ЛВО, резус та ін. В основі поділу людей на групи за системою АВО лежить наявність або відсутність на еритроцитах антигенів, позначених А і В. групи. Група I (0) – антигени відсутні, група II (А) – в еритроцитах міститься антиген А, група
III (В) - еритроцити мають антиген В, група IV (АВ) - еритроцити мають обох антигенів. Оскільки в навколишньому середовищі є мікроорганізми, які мають такі ж антигени (їх називають перехреснореагуючими), у людини є антитіла до цих антигенів, але тільки до тих, які у нього відсутні. До власних антигенів організм толерантний. Отже, у крові осіб І групи містяться антитіла до антигенів А та В, у крові осіб ІІ групи – анти-В, у крові облич III групи – анти-А, у крові облич
IV групи антитіла до А та Вантигенів не містяться. При переливанні крові або еритроцитів реципієнту, у крові яких містяться антитіла до відповідного антигену, в судинах відбувається аглютинація перелитих несумісних еритроцитів, що може спричинити шок та загибель реципієнта. Відповідно люди I (0) групи називаються універсальними донорами, а люди IV (АВ) групи - універсальними реципієнтами. Крім антигенів А і В еритроцити людини можуть мати й інші ізоантигени (М, М2, N, N2) та ін. До цих антигенів немає ізоантитіл, і, отже, їхня присутність не враховується при переливанні крові.
Антигени головного комплексу тканинної сумісності. Крім антигенів, властивих усім людям і групових антигенів, кожен організм має унікальний набір антигенів, властивих тільки йому самому. Ці антигени кодуються групою генів, що у людини на 6 хромосомі, і називаються антигенами головного комплексу тканинної сумісності і позначаються МНС-антигени (англ. Major histocompatibility complex). МНС-антигени людини вперше були виявлені на лейкоцитах і тому мають іншу назву HLA (Human leucocyte antigens). МНС-антигени відносяться до глікопротеїнів і містяться на мембранах клітин організму, визначаючи його індивідуальні властивості та індукують трансплантаційні реакції, за що вони отримали третю назву – трансплантаційні антигени. Крім того, МНС-антигени відіграють обов'язкову роль в індукції імунної відповіді на будь-який антиген.
Гени МНС кодують три класи білків, з яких два мають пряме відношення до роботи імунної системи та розглядаються нижче, а до числа білків III класу входять компоненти комплементу, цитокіни групи ФНП, білки теплового шоку.
Білки I класу перебувають у поверхні майже всіх клітин організму. Вони складаються з двох поліпептидних ланцюгів: важкий ланцюг нековалентно пов'язаний з другим ланцюгом. Ацеп існує у трьох варіантах, що визначає поділ антигенів класу на три серологічні групи А, В і С. Тяжкий ланцюг зумовлює контакт всієї структури з мембраною клітин та її активність. Рцепь є мікроглобулін однаковий всім груп. Кожен антиген I класу позначається латинською літерою та порядковим номером даного антигену.
Антигени I класу забезпечують представлення антигенів цитотоксичним С08+лімфоцитам, а розпізнавання цього антигену антигенпредставляющими клітинами іншого організму при трансплантації призводить до розвитку трансплантаційного імунітету.
МНС антигени II класу знаходяться переважно на антигенпредставляючих клітинах - дендритних, макрофагах, Влімфоцитах. На макрофагах та Влімфоцитах їх експресія різко збільшується після активації клітини. Антигени II класу поділяються на 5 груп, у кожній з яких є від 3 до 20 антигенів. На відміну від антигенів I класу, які виявляються в серологічних тестах за допомогою сироваток, що містять антитіла до них, антигени II класу найкраще виявляються у клітинних тестах - активації клітин при спільному культивуванні випробуваних клітин зі стандартними лімфоцитами.
