Identyfikacja bakterii na podstawie struktury antygenowej. Antygeny bakteryjne
Antygeny bakterii według lokalizacji dzielą się na antygeny otoczkowe, somatyczne, wiciowe i egzoproduktowe (ryc. 9.6).
Ryż.
K - torebkowy, 1 - zjadliwość, H - wiciowiec, 0 - somatyczny
Antygeny otoczkowe lub antygeny K to najbardziej zewnętrzne trwałe struktury na powierzchni komórki drobnoustrojów. Ze względu na swoją budowę chemiczną identyfikuje się je głównie jako polisacharydy, chociaż dotychczasowy podział antygenów K Escherichia na antygeny L- i B-termolabilne pozwolił również na białkowy charakter tych struktur. Ich podstawą u pneumokoków są cukry powtarzalne: D-glukoza, O-galaktoza i L-ramnoza.
Pod względem antygenowym polisacharydy otoczkowe są heterogenne. Na przykład w paciorkowcach zapalenia płuc wyróżnia się ponad 80 wariantów serologicznych (serowarów), co jest szeroko stosowane w pracy diagnostycznej i terapeutycznej. Bardziej jednorodne antygeny K o charakterze polisacharydowym obejmują Uantygeny enterobakterii, Brucella, Francisella; natura polisacharydowo-białkowa - antygeny Yersinia Y-Y; charakter białka - białko M paciorkowców grupy A, białko A gronkowców, antygeny K-88 i K-99 Escherichia.
Inne struktury zewnętrzne o właściwościach antygenowych obejmują czynnik pępowinowy prątków, otoczki polipeptydowe drobnoustroju wąglika, ale ze względu na ich zmienność nie są one klasyfikowane jako antygeny otoczkowe.
Antygeny somatyczne lub antygeny O to boczne łańcuchy oligosacharydowe lipopolisacharydów (endotoksyny) wystające ponad powierzchnię ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych. Końcowe reszty węglowodanowe w bocznych łańcuchach oligosacharydowych mogą różnić się zarówno kolejnością ułożenia węglowodanów w łańcuchu oligosacharydowym, jak i sterycznie. W rzeczywistości są one determinantami antygenowymi. Salmonella ma około 40 takich determinant, do czterech na powierzchni jednej komórki. Zgodnie z ich powszechnością, Salmonella są łączone w grupy O. Jednak specyficzność antygenu Salmonella O jest związana z dideoksyheksozami, wśród których stwierdzono paratozę, colitosis, abekvoz, tevelose, ascarylozę itp. .
Zewnętrzna polisacharydowa część antygenu O (dokładniej endotoksyna) odpowiada za wiązania antygenowe enterobakterii, tj. do niespecyficznych testów serologicznych, które mogą posłużyć do identyfikacji nie tylko gatunku, ale również szczepu enterobakterii.
Antygeny O nazwano somatycznymi, gdy ich dokładna lokalizacja nie była jeszcze znana. W rzeczywistości zarówno antygeny K, jak i O są powierzchniowe, różnica polega na tym, że antygen K osłania antygen O. Stąd wynika, że przed ujawnieniem antygenu O konieczne jest poddanie zawiesiny badanych bakterii obróbce termicznej.
Antygeny wiciowe lub antygeny H są obecne we wszystkich ruchliwych bakteriach. Antygeny te są termolabilnymi kompleksami białkowymi wici, które posiada wiele enterobakterii. Zatem enterobakterie mają dwa zestawy determinant antygenowych - specyficzne dla szczepu (antygen O) i specyficzne dla grupy (antygen H i antygen K).
Pełna formuła antygenowa bakterii Gram-ujemnych zapisana jest w sekwencji O:N:K. Antygeny są najbardziej stabilnymi markerami niektórych patogenów, co umożliwia przeprowadzenie poważnej analizy epizootologicznej lub epidemiologicznej.
Zarodniki bakterii mają również właściwości antygenowe. Zawierają antygen wspólny dla komórki wegetatywnej i właściwy antygen przetrwalnikowy.
Tak więc trwałe, tymczasowe struktury i formy bakterii, a także ich metabolity, mają niezależne właściwości antygenowe, które jednak są charakterystyczne dla niektórych rodzajów mikroorganizmów. Ponieważ wszystkie z nich są markerami szczególnej struktury DNA tego typu bakterii, powierzchnia komórki drobnoustroju i jej metabolity często zawierają wspólne determinanty antygenowe.
Ten ostatni fakt jest ważny dla doskonalenia metod identyfikacji mikroorganizmów. I tak, na przykład, zamiast czasochłonnej, kosztownej i nie zawsze powtarzalnej reakcji neutralizacji, do określenia serowarów drobnoustroju jadu kiełbasianego można zastosować ekspresową metodę opartą na wykrywaniu determinantów powierzchniowych za pomocą immunofluorescencji.
W przeciwieństwie do antygenów innego pochodzenia, wśród antygenów bakteryjnych wyróżnia się tak zwane antygeny ochronne lub ochronne. Przeciwciała wytworzone przeciwko tym antygenom chronią organizm danego drobnoustroju chorobotwórczego. Antygeny otoczkowe pneumokoków, białko M paciorkowców, białko A gronkowców, białko drugiej frakcji egzotoksyny pałeczek wąglika, cząsteczki białek dolnych warstw ściany niektórych bakterii Gram-ujemnych itp. Mają właściwości ochronne. Oczyszczone antygeny ochronne nie mają właściwości pirogennych, alergizujących, są dobrze zachowane i dlatego zbliżają się do idealnych preparatów szczepionkowych.
Antygeny ochronne określają immunogenność antygenów drobnoustrojów. Antygeny nie wszystkich mikroorganizmów są w stanie stworzyć równie wyraźną odporność. Aby zwiększyć immunogenność, w niektórych przypadkach antygen miesza się z adiuwantami - nieswoistymi stymulatorami immunogenezy mineralnej lub organicznej. Częściej stosuje się w tym celu wodorotlenek glinu, ałun glinowo-potasowy, lanolinę, olej wazelinowy, lipopolisacharyd bakteryjny, preparaty bordetel itp. adiuwant). Zaszczepienie ludzi inaktywowanymi szczepionkami przeciw grypie i polio z niekompletnym adiuwantem Freunda potwierdziło ich skuteczność. Podobne adiuwanty były z powodzeniem stosowane do wzmacniania immunogenności szczepionek wirusowych przeciwko pryszczycy, paragrypie typu 3, chorobie Aujeszky'ego, nosówce psów, zakaźnemu zapaleniu wątroby psów, chorobie Gumboro, chorobie Newcastle, końskiej grypie, rotawirusowej biegunce cieląt i innym chorobom. Takie szczepionki powodują wyraźną i przedłużoną odpowiedź immunologiczną. Dzięki temu znacznie zwiększa się skuteczność szczepień i zmniejsza się liczba corocznych szczepień. Każdy adiuwant jest wstrzykiwany do organizmu zgodnie z załączoną do niego instrukcją: podskórnie, domięśniowo, dootrzewnowo itp.
Istotą działania adiuwantowego tych leków jest zapobieganie wnikaniu zmieszanego z nimi antygenu do organizmu, co przedłuża jego działanie immunizacyjne, zmniejsza reaktogenność, aw niektórych przypadkach powoduje transformację blastyczną (ryc. 9.7).
Ryż. 9.7.
Większość adiuwantów jest zdolna do odkładania antygenu, tj. adsorbują go na swojej powierzchni i długo utrzymują w organizmie, co wydłuża czas jego działania na układ odpornościowy. Jednak przy wytwarzaniu antysurowic do analizy immunochemicznej unika się stosowania mikrobiologicznych adiuwantów, zwłaszcza w celu ustalenia natury antygenów lub wiązań antygenowych, ponieważ zmniejszają one specyficzność antysurowic. Dzieje się tak z powodu heterogeniczności (lub heterofilowości) antygenów, tj. zbiorowiska antygenowe drobnoustrojów z różnych grup taksonomicznych, tkanek roślin, zwierząt i ludzi.
Struktura antygenowa mikroorganizmów jest bardzo zróżnicowana. W mikroorganizmach istnieją wspólne lub grupowe i specyficzne lub typowe antygeny.
Antygeny grupowe są wspólne dla dwóch lub więcej rodzajów drobnoustrojów należących do tego samego rodzaju, a czasem należących do różnych rodzajów. Tak więc wspólne antygeny grupowe są obecne w niektórych typach rodzaju Salmonella; czynniki sprawcze duru brzusznego mają wspólne antygeny grupowe z patogenami paratyfusu A i paratyfusu B (0-1,12).
Specyficzne antygeny są obecne tylko w danym typie drobnoustroju lub nawet tylko w określonym typie (wariant) lub podtypie w obrębie gatunku. Oznaczanie specyficznych antygenów umożliwia rozróżnienie drobnoustrojów w obrębie rodzaju, gatunku, podgatunku, a nawet typu (podtypu). Tak więc w obrębie rodzaju Salmonella zróżnicowano ponad 2000 rodzajów Salmonelli w zależności od kombinacji antygenów, aw podgatunkach Shigella Flexner - 5 serotypów (serowariantów).
W zależności od umiejscowienia antygenów w komórce drobnoustroju wyróżnia się antygeny somatyczne związane z ciałem komórki drobnoustroju, antygeny otoczkowo-powierzchniowe lub otoczkowe oraz antygeny wiciowe zlokalizowane w wici.
Somatyczne, O-antygeny(z niemieckiego ohne Hauch - bez oddychania), są związane z ciałem komórki drobnoustrojów. U bakterii Gram-ujemnych antygen O jest złożonym kompleksem o charakterze lipidowo-polisacharydowo-białkowym. Jest wysoce toksyczny i jest endotoksyną tych bakterii. W patogenach infekcji kokosowych, Vibrio cholerae, patogenach brucelozy, gruźlicy i niektórych beztlenowców wyizolowano z organizmu komórek drobnoustrojów antygeny polisacharydowe, które determinują typową specyficzność bakterii. Jako antygeny mogą być aktywne w czystej postaci oraz w połączeniu z lipidami.
Wici, antygeny H(z niemieckiego Hauch - oddech), mają charakter białkowy i znajdują się w wici ruchliwych drobnoustrojów. Antygeny wici są szybko niszczone przez ogrzewanie i działanie fenolu. Są dobrze zachowane w obecności formaliny. Właściwość ta jest wykorzystywana do wytwarzania uśmierconych sperm diagnostycznych do reakcji aglutynacji, gdy konieczne jest zachowanie wici.
Otoczka, K - antygeny, - znajdują się na powierzchni komórki drobnoustrojów i są również nazywane powierzchownymi lub skorupą. Najdokładniej zbadano je w drobnoustrojach z rodziny jelit, w których wyróżnia się antygeny Vi-, M-, B-, L- i A. Wśród nich ogromne znaczenie ma antygen Vi. Po raz pierwszy odkryto go w szczepach bakterii duru brzusznego o wysokiej wirulencji i nazwano antygenem wirulencji. Gdy osoba jest immunizowana kompleksem antygenów O- i Vi-, obserwuje się wysoki stopień ochrony przed durem brzusznym. Antygen Vi ulega zniszczeniu w temperaturze 60°C i jest mniej toksyczny niż antygen O. Występuje również w innych drobnoustrojach jelitowych, takich jak Escherichia coli.
Ochronny(z łac. protectio - patronat, ochrona) lub ochronny, antygen jest tworzony przez drobnoustroje wąglika w organizmie zwierząt i znajduje się w różnych wysiękach w przypadku wąglika. Antygen ochronny jest częścią egzotoksyny wydzielanej przez bakterię wąglika i jest zdolny do indukowania odporności. W odpowiedzi na wprowadzenie tego antygenu powstają przeciwciała wiążące dopełniacz. Ochronny antygen można otrzymać przez hodowanie drobnoustroju wąglika na złożonej syntetycznej pożywce. Z antygenu ochronnego przygotowano wysoce skuteczną szczepionkę chemiczną przeciwko wąglikowi. Ochronne antygeny ochronne znaleziono również w patogenach dżumy, brucelozy, tularemii, krztuśca.
Pełne antygeny powodują w organizmie syntezę przeciwciał lub uczulenie limfocytów i reagują z nimi zarówno in vivo, jak i in vitro. Pełnoprawne antygeny charakteryzują się ścisłą specyficznością, tzn. powodują w organizmie produkcję tylko specyficznych przeciwciał, które reagują tylko z tym antygenem. Antygeny te obejmują białka pochodzenia zwierzęcego, roślinnego i bakteryjnego.
Wadliwe antygeny (hapteny) to złożone węglowodany, lipidy i inne substancje, które nie są zdolne do tworzenia przeciwciał, ale wchodzą z nimi w specyficzną reakcję. Hapteny uzyskują właściwości pełnoprawnych antygenów dopiero wtedy, gdy zostaną wprowadzone do organizmu w połączeniu z białkiem.
Typowymi przedstawicielami haptenów są lipidy, polisacharydy, kwasy nukleinowe, a także substancje proste: barwniki, aminy, jod, brom itp.
Szczepienia jako metoda zapobiegania chorobom zakaźnym. Historia rozwoju szczepień. Szczepionki. wymagania dotyczące szczepionek. Czynniki determinujące możliwość tworzenia szczepionek.
Szczepionki są biologicznie aktywnymi lekami, które zapobiegają rozwojowi chorób zakaźnych i innych przejawów immunopatologii. Zasadą stosowania szczepionek jest przyspieszenie tworzenia odporności, aw efekcie odporności na rozwój choroby. Szczepienia to działania mające na celu sztuczne uodpornienie ludności poprzez wprowadzenie szczepionek w celu zwiększenia odporności na chorobę. Celem szczepienia jest stworzenie pamięci immunologicznej przeciwko określonemu patogenowi.
Rozróżnij immunizację bierną i czynną. Wprowadzenie immunoglobulin pochodzących z innych organizmów jest immunizacją bierną. Stosowany jest zarówno w celach terapeutycznych, jak i profilaktycznych. Wprowadzenie szczepionek to uodpornienie czynne. Główną różnicą między immunizacją czynną a immunizacją bierną jest tworzenie pamięci immunologicznej.
Pamięć immunologiczna zapewnia szybsze i skuteczniejsze usuwanie obcych czynników, gdy ponownie pojawią się w organizmie. Podstawą pamięci immunologicznej są komórki pamięci T i B.
Pierwsza szczepionka ma swoją nazwę od tego słowa krowianka(vaccinia) jest wirusową chorobą bydła. Angielski lekarz Edward Jenner po raz pierwszy zastosował szczepionkę przeciw ospie u chłopca Jamesa Phippsa, uzyskaną z pęcherzyków na dłoni pacjenta z ospą krowią, w 1796 roku. Dopiero po prawie 100 latach (1876-1881) Ludwik Pasteur sformułował główną zasadę szczepienia - stosowanie osłabionych preparatów mikroorganizmów do tworzenia odporności na szczepy wirulentne.
Niektóre żywe szczepionki zostały stworzone przez sowieckich naukowców, na przykład P. F. Zdrodovsky stworzył szczepionkę przeciwko tyfusowi w latach 1957-59. Szczepionka przeciw grypie została stworzona przez grupę naukowców: A. A. Smorodintsev, V. D. Solovyov, V. M. Żdanow w 1960 roku. P. A. Vershilova w latach 1947-51 stworzył żywą szczepionkę przeciw brucelozie.
Szczepionka musi spełniać następujące wymagania:
● aktywują komórki zaangażowane w przetwarzanie i prezentację antygenu;
● zawierają epitopy dla komórek T i T, zapewniając odpowiedź komórkową i humoralną;
● łatwe do obróbki z późniejszą skuteczną prezentacją przez antygeny zgodności tkankowej;
● indukują tworzenie efektorowych komórek T, komórek wytwarzających przeciwciała i odpowiadających im komórek pamięci;
● zapobiegać rozwojowi choroby przez długi czas;
● być nieszkodliwe, to znaczy nie powodować poważnych chorób i skutków ubocznych.
Skuteczność szczepienia to tak naprawdę odsetek zaszczepionych, którzy zareagowali na szczepienie wytworzeniem swoistej odporności. Tak więc, jeśli skuteczność określonej szczepionki wynosi 95%, oznacza to, że na 100 zaszczepionych 95 jest niezawodnie chronionych, a 5 nadal jest zagrożonych chorobą. O skuteczności szczepień decydują trzy grupy czynników. Czynniki zależne od preparatu szczepionki: właściwości samej szczepionki, które decydują o jej immunogenności (żywe, inaktywowane, krwinkowe, podjednostkowe, ilość immunogenu i adiuwantów itp.); jakość produktu szczepionkowego, tj. nie doszło do utraty immunogenności z powodu upływu terminu ważności szczepionki lub z powodu niewłaściwego przechowywania lub transportu. Czynniki zależne od szczepionego: czynniki genetyczne determinujące fundamentalną możliwość (lub niemożność) wykształcenia się odporności swoistej; wiek, ponieważ odpowiedź immunologiczna jest najściślej zdeterminowana stopniem dojrzałości układu odpornościowego; stan zdrowia „ogólny” (wzrost, rozwój i wady rozwojowe, odżywianie, choroby ostre lub przewlekłe itp.); stan podstawowy układu odpornościowego – przede wszystkim obecność wrodzonych lub nabytych niedoborów odporności.
Identyfikacja drobnoustrojów to określenie pozycji systematycznej kultury wyizolowanej ze źródła do poziomu gatunku lub wariantu. W przypadku pewności co do czystości kultury wyizolowanej metodą hodowlaną, zaczynają ją identyfikować, opierając się na kluczach (czyli znanej liście aktywności enzymatycznej, znanej strukturze antygenowej), klasyfikacji i charakterystyce opisanych typów szczepów w podręcznikach.
W celach identyfikacyjnych wykorzystywany jest zestaw cech: morfologiczny(kształt, wielkość, struktura, obecność wici, torebek, zarodników, względne położenie w rozmazie), farbiarski(Barwienie Grama i inne metody), chemiczny(G+C w DNA i zawartości, np. peptydoglikan, celuloza, chityna itp.), kulturalny(wymagania żywieniowe, warunki, tempo i charakter wzrostu na różnych podłożach), Biochemiczne(degradacja enzymatyczna i przemiana różnych substancji z wytworzeniem produktów pośrednich i końcowych), serologiczny(struktura antygenowa, specyficzność, asocjacje), środowiskowy(zjadliwości, toksygenność, toksyczność, alergenność drobnoustrojów i ich produktów, zakres wrażliwych zwierząt i innych biosystemów, tropizm, relacje międzygatunkowe i wewnątrzgatunkowe, wpływ czynników środowiskowych, w tym fagów, bakteriocyn, antybiotyków, antyseptyków, środków dezynfekujących).
Podczas identyfikacji mikroorganizmów nie jest konieczne badanie wszystkich właściwości. Ponadto z ekonomicznego punktu widzenia ważne jest, aby zakres testowanych testów nie był większy niż to konieczne; pożądane jest również stosowanie prostych (ale rzetelnych) testów dostępnych dla szerokiego grona laboratoriów.
Identyfikacja mikroorganizmów rozpoczyna się od przypisania kultury do dużych taksonów (typ, klasa, rząd, rodzina). W tym celu często wystarczy określić źródło kultury, właściwości morfologiczne i kulturowe, barwienie metodą Grama lub Romanovsky'ego-Giemsy. Aby ustalić rodzaj, gatunek, a zwłaszcza odmianę, konieczne jest zastosowanie definicji cech biochemicznych, serologicznych i ekologicznych. Schematy identyfikacji mikroorganizmów znacznie się różnią. Tak więc w identyfikacji bakterii nacisk kładzie się na właściwości biochemiczne i serologiczne, grzyby i pierwotniaki - na cechy morfologiczne komórek i kolonii. Podczas identyfikacji wirusów stosuje się metodę hybrydyzacji molekularnej w celu ustalenia specyficzności genomu, a także specjalne testy serologiczne.
Biochemiczna identyfikacja czystej kultury bakterii przeprowadzana jest przy użyciu różnicowych pożywek diagnostycznych. Podłoża do diagnostyki różnicowej zawierają substrat dla każdego enzymu wykrytego w drobnoustroju oraz wskaźnik utrwalający zmianę pH pożywki i barwiący ją na kolory charakterystyczne dla kwaśnych lub zasadowych wartości pH (ryc. 2.1).
Ryc.2.1. Przykład aktywności biochemicznej (enzymatycznej) przedstawicieli rodziny Enterobacteriaceae. Do pożywki dodano wskaźnik, błękit bromofenolowy; przy obojętnych wartościach pH pożywka ma trawiastą zieloną barwę, przy wartościach kwasowych barwę żółtą, przy wartościach zasadowych barwę niebieską. Indol jest produktem zasadowym, obecności ureazy towarzyszy powstawanie mocznika (zasadowe wartości pH), fermentacji węglowodanów towarzyszy powstawanie kwasu. Pozytywnemu testowi na obecność siarkowodoru towarzyszy czernienie podłoża w wyniku działania specjalnego odczynnika
Identyfikacja serologiczna implikuje określenie specyficzności antygenowej badanej kultury drobnoustrojów i formuły antygenowej - symboliczne przedstawienie struktury antygenowej bakterii. Na przykład struktura antygenowa S. typhi jest oznaczona jako O9,12:Vi:Hd; jeden z serowarów E. coli jako O111:K58:H2. Formułę antygenową określa się w teście aglutynacji na szkle przy użyciu zestawu antysurowic monoreceptorowych, tj. przeciwciała na określone antygeny bakteryjne. Jako badane antygeny stosuje się wyhodowaną kulturę bakterii, każdy drobnoustrój jest antygenem krwinkowym, co daje zjawisko aglutynacji po dodaniu do niego swoistych przeciwciał. Podczas badania bakterii otoczkowych pojawiają się pewne problemy: kapsułka osłania antygen somatyczny, więc jej kultura bakteryjna jest podgrzewana do badania. Wysoka temperatura przyczynia się do zniszczenia otoczki termolabilnej i antygen O staje się dostępny do typowania. Technika przeprowadzania reakcji aglutynacji na szkle. Kroplę roztworu soli fizjologicznej (kontrola) i kroplę surowicy odpornościowej nanosi się na czystą, odtłuszczoną szklankę. Jeśli jest kilka antysurowic, bierze się kilka szklanek. Hodowlę drobnoustrojów wprowadza się do każdej kropli za pomocą ezy bakteryjnej. W ciągu 1-3 minut obserwuje się pojawienie się aglutynatów, które powstają podczas specyficznego wiązania niektórych przeciwciał z antygenami bakteryjnymi i ich późniejszego łączenia w widoczne gołym okiem duże płatki.
Antygeny bakteryjne:
specyficzne dla grupy (występujące u różnych gatunków tego samego rodzaju lub rodziny)
specyficzne dla gatunku (u różnych przedstawicieli tego samego gatunku);
specyficzne dla typu (określić warianty serologiczne - serowary, antygenowary w obrębie jednego gatunku).
W zależności od lokalizacji w komórce bakteryjnej rozróżnia się antygeny K-, H-, O (oznaczone literami alfabetu łacińskiego).
O-AG – lipopolisacharyd ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych. Składa się z łańcucha polisacharydowego (właściwie O-Ag) i lipidu A.
Polisacharyd jest termostabilny (wytrzymuje gotowanie przez 1-2 godziny), stabilny chemicznie (wytrzymuje traktowanie formaliną i etanolem). Czysty O-AG jest słabo immunogenny. Wykazuje zmienność strukturalną i rozróżnia wiele serowariantów bakterii tego samego gatunku. Na przykład każda grupa Salmonelli charakteryzuje się obecnością określonego O-AG (polisacharydu) - w grupie A
To jest współczynnik 2, grupa B ma współczynnik 4 i tak dalej. W formach R bakterii O-AG traci łańcuchy boczne
specyficzność polisacharydowa i typowa.
Lipid A - zawiera glukozaminę i kwasy tłuszczowe. Ma silne właściwości adiuwantowe, niespecyficzne działanie immunostymulujące i toksyczne. Ogólnie LPS jest endotoksyną. Już w małych dawkach powoduje gorączkę w wyniku aktywacji makrofagów i uwolnienia IL1, TNF i innych cytokin, degranulacji degranulocytów i agregacji płytek krwi. Może wiązać się z dowolnymi komórkami w ciele, ale szczególnie z makrofagami. W dużych dawkach hamuje fagocytozę, powoduje zatrucie, dysfunkcję układu sercowo-naczyniowego, zakrzepicę, wstrząs endotoksyczny. LPS niektórych bakterii wchodzi w skład immunostymulantów (prodigiosan,
pirogenne). Peptydoglikany ściany komórkowej bakterii mają silne działanie adiuwantowe na komórki SI.
WIEDŹMA wchodzi w skład wici bakteryjnej, jej podstawą jest białko flageliny. Termolabilne.
K AG jest heterogenną grupą powierzchownych, otoczkowych bakterii AG.
Są w kapsułce. Zawierają głównie kwaśne polisacharydy, do których należą kwasy galakturonowy, glukuronowy i iduronowy. Istnieją różnice w strukturze tych antygenów, na podstawie których wyróżnia się na przykład 75 typów (serotypów) pneumokoków, 80 rodzajów Klebsiella itp. Antygeny otoczkowe są używane do przygotowania szczepionek przeciwko meningokokom, pneumokokom i Klebsiella. Jednak podawanie dużych dawek antygenów polisacharydowych może wywołać tolerancję.
Antygenami bakterii są także ich toksyny, rybosomy i enzymy.
Niektóre mikroorganizmy zawierają reaktywne krzyżowo – antygenowe determinanty występujące u mikroorganizmów i ludzi/zwierząt.
U drobnoustrojów różnych gatunków i u ludzi występują wspólne, podobne w strukturze, AG. Zjawiska te nazywane są mimikrą antygenową. Często antygeny reagujące krzyżowo odzwierciedlają filogenetyczną wspólność tych przedstawicieli, czasem są wynikiem przypadkowego podobieństwa w konformacji i ładunkach - cząsteczki AG.
Na przykład, Forsman's AG znajduje się w erytrocytach baracha, salmonelli i świnkach morskich.
Hemolityczne paciorkowce grupy A zawierają reagujące krzyżowo antygeny (w szczególności białko M), które są wspólne z antygenami wsierdzia i kłębuszków ludzkich nerek. Takie antygeny bakteryjne powodują powstawanie przeciwciał reagujących krzyżowo z komórkami ludzkimi, co prowadzi do rozwoju reumatyzmu i postpaciorkowcowego kłębuszkowego zapalenia nerek.
Czynnik sprawczy kiły ma fosfolipidy podobne w strukturze do tych występujących w sercu zwierząt i ludzi. Dlatego antygen kardiolipinowy serca zwierząt jest używany do wykrywania przeciwciał przeciwko krętkom u chorych ludzi (reakcja Wassermanna).
Antygeny mikroorganizmów
Każdy mikroorganizm, bez względu na to, jak prymitywny może być, zawiera kilka antygenów. Im bardziej złożona jest jego struktura, tym więcej antygenów można znaleźć w jego składzie.
W różnych mikroorganizmach należących do tych samych kategorii systematycznych wyróżnia się antygeny specyficzne dla grupy - występują u różnych gatunków tego samego rodzaju lub rodziny, specyficzne dla gatunku - u różnych przedstawicieli tego samego gatunku i antygenów specyficznych dla typu (wariantów) - w różnych wariantach w ramach tego samego i tego samego rodzaju. Te ostatnie są podzielone na warianty serologiczne lub serowary. Wśród antygenów bakteryjnych są H, O, K itd.
Wiciowe antygeny H. Jak sama nazwa wskazuje, te antygeny są częścią wici bakteryjnej. Antygen H jest białkiem flageliny. Jest niszczony przez ogrzewanie, a po obróbce fenolem zachowuje swoje właściwości antygenowe.
Somatyczny antygen O. Wcześniej uważano, że antygen O jest zamknięty w zawartości komórki, jej somie, dlatego nazywano go antygenem somatycznym. Później okazało się, że antygen ten jest związany ze ścianą komórkową bakterii.
Antygen O bakterii Gram-ujemnych jest związany z LPS ściany komórkowej. Grupami determinującymi ten kohezyjny kompleks antygenu są końcowe powtarzające się jednostki łańcuchów polisacharydowych połączonych z jego główną częścią. Skład cukrów w grupach determinujących, jak również ich liczba, nie jest taki sam u różnych bakterii. Najczęściej zawierają heksozy (galaktozę, glukozę, ramnozę itp.), aminocukier (M-acetyloglukozaminę). Antygen O jest stabilny termicznie: utrzymuje się we wrzeniu przez 1-2 godziny, nie ulega zniszczeniu po potraktowaniu formaliną i etanolem. Kiedy zwierzęta są immunizowane żywymi kulturami, które mają wici, powstają przeciwciała przeciwko antygenom O i H, a po immunizacji gotowaną kulturą, powstają przeciwciała tylko przeciwko antygenowi O.
Antygeny K (otoczkowe). Te antygeny są dobrze zbadane w Escherichia i Salmonella. Podobnie jak antygeny O są ściśle związane z LPS ściany komórkowej i otoczki, ale w przeciwieństwie do antygenu O zawierają głównie kwaśne nolisacharydy: glukuronowy, galakturonowy i inne kwasy uronowe. Ze względu na wrażliwość na temperaturę antygeny K dzielą się na antygeny A, B i L. Najbardziej stabilne termicznie są antygeny A, które mogą wytrzymać gotowanie przez ponad 2 godziny, antygeny B mogą wytrzymać ogrzewanie w temperaturze 60°C przez godzinę, a antygeny L ulegają zniszczeniu po podgrzaniu do 60°C.
Antygeny K są zlokalizowane bardziej powierzchownie niż antygeny O i często je maskują. Dlatego, aby wykryć antygeny O, konieczne jest uprzednie zniszczenie antygenów K, co osiąga się przez gotowanie kultur. Tak zwany antygen Vi należy do antygenów otoczkowych. Występuje w durze brzusznym i niektórych innych enterobakteriach o wysokiej wirulencji, w związku z czym ten antygen nazywany jest antygenem wirulencji.
Antygeny otoczkowe o charakterze polisacharydowym znaleziono w pneumokokach, Klebsiella i innych bakteriach, które tworzą wyraźną kapsułkę. W przeciwieństwie do antygenów O specyficznych dla grupy, często charakteryzują one cechy antygenowe niektórych szczepów (wariantów) danego gatunku, które na tej podstawie dzieli się na serowary. W prątkach wąglika antygen otoczkowy składa się z polipeptydów.
Antygeny toksyn bakteryjnych. Toksyny bakteryjne mają pełne właściwości antygenowe, jeśli są rozpuszczalnymi związkami o charakterze białkowym.
Enzymy wytwarzane przez bakterie, w tym czynniki chorobotwórcze, mają właściwości pełnych antygenów.
antygeny ochronne. Po raz pierwszy wykryty w wysięku z dotkniętej tkanki w wągliku. Mają silnie zaznaczone właściwości antygenowe, które zapewniają odporność na odpowiedni czynnik zakaźny. Antygeny ochronne są również tworzone przez niektóre inne mikroorganizmy, gdy dostają się do organizmu gospodarza, chociaż antygeny te nie są ich stałymi składnikami.
Antygeny wirusa. Każdy wirion dowolnego wirusa zawiera różne antygeny. Niektóre z nich są specyficzne dla wirusów. Skład innych antygenów obejmuje składniki komórki gospodarza (lipidy, węglowodany), które są zawarte w jej zewnętrznej powłoce. Antygeny prostych wirionów są związane z ich nukleokapsydami. Zgodnie ze swoim składem chemicznym należą do rybonukleoprotein lub dezoksyrybonukleoprotein, które są związkami rozpuszczalnymi i dlatego są określane jako antygeny S (roztwór-roztwór). W kompleksowo zorganizowanych wirionach niektóre składniki antygenowe są związane z nukleokapsydami, inne z glikoproteinami otoczki zewnętrznej. Wiele prostych i złożonych wirionów zawiera specjalne powierzchniowe antygeny V - hemaglutyninę i enzym neuraminidazę. Specyficzność antygenowa hemaglutyniny różni się w zależności od wirusa. Antygen ten jest wykrywany w reakcji hemaglutynacji lub jej odmianie - reakcji hemadsorpcji. Inna cecha hemaglutyniny przejawia się w funkcji antygenowej powodującej powstawanie przeciwciał - antygemaszpotinin i wchodzenie z nimi w reakcję hamowania hemaglutynacji (HITA).
Antygeny wirusowe mogą być specyficzne dla grupy, jeśli występują u różnych gatunków tego samego rodzaju lub rodziny, oraz specyficzne dla typu, właściwe dla poszczególnych szczepów tego samego gatunku. Różnice te są brane pod uwagę przy identyfikacji wirusów.
Wraz z wymienionymi antygenami w składzie cząstek wirusowych mogą występować antygeny komórki gospodarza. Na przykład wirus grypy wyhodowany na błonie omoczniowej zarodka kurzego reaguje z antysurowicą przygotowaną dla płynu omoczniowego. Ten sam wirus, pobrany z płuc zakażonych myszy, reaguje z surowicami odpornościowymi na płuca tych zwierząt i nie reaguje z surowicami odpornościowymi na płyn omoczniowy.
Heterogenne antygeny (heteroantygeny). Wspólne antygeny występujące u przedstawicieli różnych rodzajów mikroorganizmów, zwierząt i roślin nazywane są heterogennymi. Na przykład heterogenny antygen Forsmana znajduje się w strukturach białkowych narządów świnki morskiej, w erytrocytach barana iw salmonelli.
antygeny ludzkiego organizmu
Wszystkie tkanki i komórki ludzkiego ciała mają właściwości antygenowe. Niektóre antygeny są specyficzne dla wszystkich ssaków, inne są specyficzne gatunkowo dla ludzi, a jeszcze inne dla określonych grup, nazywane są izoantygenami (na przykład antygeny grupowe krwi). Antygeny, które są unikalne dla danego organizmu, nazywane są alloantygenami (gr. allos – inny). Należą do nich antygeny zgodności tkankowej - produkty genów głównego kompleksu zgodności tkankowej MHC (Major Histocompatiability Complex), charakterystyczne dla każdego osobnika. Antygeny różnych osobników, które nie mają różnic, nazywane są syngenicznymi. Narządy i tkanki, oprócz innych antygenów, mają swoiste dla nich antygeny narządowe i tkankowe. Tkanki o tej samej nazwie u ludzi i zwierząt mają podobieństwo antygenowe. Istnieją antygeny specyficzne dla danego stadium, które pojawiają się i znikają na pewnych etapach rozwoju tkanki lub komórki. Każda komórka zawiera antygeny charakterystyczne dla błony zewnętrznej, cytoplazmy, jądra i innych składników.
Antygeny każdego organizmu normalnie nie wywołują w nim reakcji immunologicznych, ponieważ organizm jest na nie tolerancyjny. Jednak w pewnych warunkach nabierają one oznak obcości i stają się autoantygenami, a reakcja przeciwko nim nazywana jest autoimmunologiczną.
Antygeny nowotworowe i odporność przeciwnowotworowa. Komórki rakowe są wariantami normalnych komórek ciała. Charakteryzują się zatem antygenami tych tkanek
z którego pochodzą, a także antygeny specyficzne dla nowotworu i stanowiące niewielką część wszystkich antygenów komórkowych. W przebiegu kancerogenezy dochodzi do odróżnicowania komórek, w związku z czym może dojść do utraty niektórych antygenów, pojawienia się antygenów charakterystycznych dla komórek niedojrzałych, aż do embrionalnych (fetoprotein). Antygeny specyficzne dla nowotworu są specyficzne tylko dla danego typu nowotworu, a często dla nowotworu u danego osobnika. Nowotwory wywołane przez wirusy mogą mieć antygeny wirusowe, które są takie same dla wszystkich nowotworów wywołanych przez dany wirus. Pod wpływem przeciwciał w rosnącym guzie może zmienić się jego skład antygenowy.
Diagnostyka laboratoryjna choroby nowotworowej obejmuje wykrycie w surowicy krwi antygenów charakterystycznych dla guza. W tym celu branża medyczna przygotowuje obecnie zestawy diagnostyczne zawierające wszystkie niezbędne składniki do wykrywania antygenów w teście enzymatycznym, teście radioimmunologicznym, analizie immunoluminescencyjnej.
Odporność organizmu na rozwój nowotworu zapewnia działanie komórek NK, które stanowią 15% wszystkich limfocytów stale krążących we krwi i we wszystkich tkankach organizmu. Naturalni zabójcy (NK) mają zdolność odróżniania dowolnych komórek wykazujących oznaki obcości, w tym komórek nowotworowych, od normalnych komórek organizmu i niszczenia komórek obcych. W sytuacjach stresowych, chorobach, efektach immunosupresyjnych i niektórych innych sytuacjach zmniejsza się liczba i aktywność NK, co jest jedną z przyczyn początku wzrostu guza. Podczas rozwoju guza jego antygeny wywołują reakcję immunologiczną, ale zwykle jest to niewystarczające do zatrzymania wzrostu guza. Przyczyny tego zjawiska są liczne i nie do końca poznane. Obejmują one:
niska immunogenność antygenów nowotworowych ze względu na ich bliskość do normalnych antygenów organizmu, na które organizm jest tolerancyjny;
rozwój tolerancji zamiast pozytywnej odpowiedzi;
rozwój odpowiedzi immunologicznej typu humoralnego, podczas gdy tylko mechanizmy komórkowe mogą tłumić guz;
czynniki immunosupresyjne wytwarzane przez nowotwór złośliwy.
Chemioterapia i radioterapia nowotworów, stresujące sytuacje podczas zabiegów chirurgicznych mogą być dodatkowymi czynnikami obniżającymi odporność immunologiczną organizmu. Działania zwiększające poziom oporności przeciwnowotworowej obejmują stosowanie leków immunostymulujących, preparatów cytokin, stymulację immunocytów pacjenta in vitro z powrotem do krwiobiegu pacjenta.
izoantygeny. Są to antygeny, którymi różnią się od siebie poszczególne osobniki lub grupy osobników tego samego gatunku.
W erytrocytach, leukocytach, płytkach krwi, a także w osoczu krwi ludzi odkryto kilkadziesiąt rodzajów izoantygenów.
Genetycznie spokrewnione izoantygeny są łączone w grupy, które otrzymały nazwy: system LVO, Rhesus itp. Podział ludzi na grupy według systemu ABO opiera się na obecności lub braku antygenów na erytrocytach, oznaczonych jako A i B. W zgodnie z tym wszyscy ludzie są podzieleni na 4 grupy. Grupa I (0) - brak antygenów, grupa II (A) - erytrocyty zawierają antygen A, grupa
III (B) - erytrocyty mają antygen B, grupa IV (AB) - erytrocyty mają oba antygeny. Ponieważ w środowisku znajdują się mikroorganizmy, które mają te same antygeny (nazywa się je reagującymi krzyżowo), osoba ma przeciwciała przeciwko tym antygenom, ale tylko tym, których nie ma. Organizm toleruje własne antygeny. Dlatego we krwi osób z grupy I występują przeciwciała przeciwko antygenom A i B, we krwi osób z grupy II - anty-B, we krwi osób z grupy III - anty-A, we krwi osób
Nie zawiera przeciwciał grupy IV przeciwko A i Vantigens. Kiedy krew lub erytrocyty są przetaczane biorcy, którego krew zawiera przeciwciała przeciwko odpowiedniemu antygenowi, w naczyniach dochodzi do aglutynacji przetoczonych niekompatybilnych erytrocytów, co może spowodować wstrząs i śmierć biorcy. W związku z tym osoby z grupy I (0) nazywane są uniwersalnymi dawcami, a osoby z grupy IV (AB) nazywane są uniwersalnymi biorcami. Oprócz antygenów A i B ludzkie erytrocyty mogą posiadać również inne izoantygeny (M, M2, N, N2) itp. Nie ma izoprzeciwciał przeciwko tym antygenom, dlatego ich obecność nie jest brana pod uwagę podczas transfuzji krwi.
Antygeny głównego kompleksu zgodności tkankowej. Oprócz antygenów wspólnych dla wszystkich ludzi i antygenów grupowych, każdy organizm ma unikalny zestaw antygenów, które są unikalne dla niego samego. Antygeny te są kodowane przez grupę genów znajdujących się na chromosomie 6 u ludzi i nazywane są antygenami głównego kompleksu zgodności tkankowej i określane są jako antygeny MHC (ang. Major histocompatibility complex). Ludzkie antygeny MHC zostały po raz pierwszy odkryte na leukocytach i dlatego mają inną nazwę HLA (antygeny ludzkich leukocytów). Antygeny MHC są glikoproteinami i są zawarte w błonach komórek organizmu, determinując jego indywidualne właściwości i wywołując reakcje transplantacyjne, dla których otrzymały trzecią nazwę – antygeny transplantacyjne. Ponadto antygeny MHC odgrywają nieodzowną rolę w indukowaniu odpowiedzi immunologicznej na dowolny antygen.
Geny MHC kodują trzy klasy białek, z których dwie są bezpośrednio związane z funkcjonowaniem układu odpornościowego i są omówione poniżej, a białka klasy III obejmują składniki dopełniacza, cytokiny grupy TNF i białka szoku cieplnego.
Białka klasy I znajdują się na powierzchni prawie wszystkich komórek ciała. Składają się z dwóch łańcuchów polipeptydowych: łańcuch ciężki jest połączony niekowalencyjnie z drugim łańcuchem p. Łańcuch występuje w trzech wariantach, co determinuje podział antygenów klasowych na trzy grupy serologiczne A, B i C. Łańcuch ciężki powoduje kontakt całej struktury z błoną komórkową i jej aktywność. Rchain to mikroglobulina, taka sama dla wszystkich grup. Każdy antygen klasy I jest oznaczony literą łacińską i numerem seryjnym tego antygenu.
Antygeny klasy I zapewniają prezentację antygenów cytotoksycznym limfocytom C08+, a rozpoznanie tego antygenu przez prezentujące antygen komórki innego organizmu podczas przeszczepu prowadzi do powstania odporności transplantacyjnej.
Antygeny MHC klasy II zlokalizowane są głównie na komórkach prezentujących antygen – dendrytach, makrofagach, limfocytach B. Na makrofagach i limfocytach B ich ekspresja gwałtownie wzrasta po aktywacji komórek. Antygeny klasy II dzielą się na 5 grup, z których każda zawiera od 3 do 20 antygenów. W przeciwieństwie do antygenów klasy I, które są wykrywane w testach serologicznych przy użyciu surowic zawierających przeciwciała przeciwko nim, antygeny klasy II najlepiej wykrywa się w testach komórkowych - aktywacja komórek, gdy komórki testowe są hodowane razem ze standardowymi limfocytami.
