Идентификация бактерий по антигенной структуре. Антигены бактерий
Антигены бактерий по локализации подразделяют на капсульные, соматические, жгутиковые и антигены экзопродуктов (рис. 9.6).
Рис.
К - капсульный, 1 - вирулентности, Н - жгутиковый, 0 - соматический
Капсульные антигены, или К-антигены, являются самыми внешними постоянными структурами поверхности микробной клетки. По химическому строению их идентифицируют в основном как полисахариды, хотя прежнее подразделение К-антигенов эшерихий на Ь- и В-термолабильные антигены допускало и белковую природу этих структур. Их основу у пневмококков составляют повторяющиеся сахара: Э-глюкоза, О-галактоза и Ь-рамноза.
В антигенном отношении капсульные полисахариды неоднородны. У пневмонийных стрептококков, например, различают более 80 серологических вариантов (сероваров), что широко используется в диагностической и лечебно-профилактической работе. К более однородным К-антигенам полисахаридной природы относят Уьанти- гены энтеробактерий, бруцелл, франциселл; полисахарид-белковой природы - У-У-антигены иерсиний; белковой природы - М-про- теин стрептококков группы А, протеин А стафилококков, антигены К-88 и К-99 эшерихий.
Из других внешних структур, обладающих антигенными свойствами, можно назвать корд-фактор микобактерий, полипептидные капсулы сибиреязвенного микроба, но их из-за непостоянства не относят к капсульным антигенам.
Соматические антигены, или О-антигены, представляют собой боковые олигосахаридные цепи липополисахаридов (эндотоксина), выступающие над поверхностью клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Концевые углеводные остатки в боковых олигосахаридных цепях могут различаться как порядком расположения углеводов в оли- госахаридной цепи, так и стерически. Фактически они и являются антигенными детерминантами. У сальмонелл насчитывают около 40 таких детерминант, до четырех на поверхности одной клетки. По их общности сальмонелл объединяют в О-группы. Однако специфичность О- антигена сальмонелл связана с дидезоксигексозами, в числе которых выявлены паратоза, колитоза, абеквоза, тивелоза, аскарилоза и др. Уникальные концевые углеводные остатки, которые входят в структуру олигосахарида, являются наиболее удаленными от поверхности клетки и непосредственно связываются с активными центрами антител.
Наружная полисахаридная часть О-антигена (точнее, эндотоксина) ответственна за антигенные связи энтеробактерий, т.е. за неспецифические серологические реакции, с помощью которых может быть выявлен не только вид, но и штамм энтеробактерии.
О-антигены были названы соматическими, когда их точная локализация еще не была известна. Фактически же и К- и О-антигены являются поверхностными, разница состоит в том, что К-антиген экранирует О-антиген. Отсюда следует: прежде чем выявить О-анти- ген, необходимо взвесь исследуемых бактерий подвергнуть температурной обработке.
Жгутиковые антигены, или Н-антигены, имеют все подвижные бактерии. Эти антигены представляют собой термолабильные белковые комплексы жгутиков, которыми обладают многие энтеробактерии. Таким образом, энтеробактерии обладают двумя наборами антигенных детерминант - штаммоспецифической (О-антиген) и группоспецифической (Н-антиген и К-антиген).
Полная антигенная формула грамотрицательных бактерий записывается в последовательности О: Н: К. Антигены при этом являются наиболее стабильными маркерами определенных возбудителей, благодаря чему удается сделать серьезный эпизоотологический или эпидемиологический анализ.
Антигенными свойствами обладают также бактериальные споры. Они содержат антиген, общий для вегетативной клетки, и собственно споровый антиген.
Таким образом, постоянные, временные структуры и формы бактерий, а также их метаболиты обладают самостоятельными антигенными свойствами, характерными, однако, для определенных видов микроорганизмов. Поскольку все они являются маркерами особого строения ДНК у данного вида бактерий, часто на поверхности микробной клетки и в ее метаболитах содержатся общие антигенные детерминанты.
Последний факт имеет важное значение для совершенствования способов идентификации микроорганизмов. Так, например, вместо трудоемкой, дорогостоящей и не всегда воспроизводимой реакции нейтрализации для определения сероваров ботулинического микроба можно применять экспресс-метод, основанный на выявлении поверхностных детерминант при помощи иммунофлуоресценции.
В отличие от антигенов другого происхождения среди бактериальных антигенов выделяют так называемые протективные, или защитные, антигены. Выработанные на эти антигены антитела защищают организм отданного патогенного микроорганизма. Протективными свойствами обладают капсульные антигены пневмококков, М-проте- ин стрептококков, А-протеин стафилококков, белок второй фракции экзотоксина сибиреязвенных бацилл, белковые молекулы нижних слоев стенки некоторых грамотрицательных бактерий и др. Очищенные протективные антигены не обладают пирогенными, аллергенными свойствами, хорошо сохраняются и поэтому приближаются к идеальным вакцинным препаратам.
Протективные антигены обусловливают иммуногенность микробных антигенов. Антигены не всех микроорганизмов способны создавать одинаково выраженный иммунитет. Для повышения имму- ногенности в ряде случаев антиген смешивают с адъювантами - неспецифическими стимуляторами иммуногенеза минеральной или органической природы. Чаще с этой целью используют гидроокись алюминия, алюминиево-калиевые квасцы, ланолин, вазелиновое масло, липополисахарид бактерий, препараты бордетелл и др. Наиболее популярным у исследователей является адъювант Фрейнда, состоящий из вазелинового масла, ланолина (неполный адъювант) и микобактерий туберкулезной палочки (полный адъювант). Прививка людей инактивированными вакцинами против гриппа и полиомиелита с неполным адъювантом Фрейнда подтвердила их эффективность. Аналогичные адъюванты с успехом использовали для усиления иммуногенности вирусных вакцин против ящура, парагриппа типа 3, болезни Ауески, чумы плотоядных, инфекционного гепатита собак, болезни Гамборо, ньюкаслской болезни, гриппа лошадей, ро- тавирусной диареи телят и других болезней. Такие вакцины вызывают выраженный и продолжительный иммунный ответ. Благодаря этому значительно повышается эффективность вакцинации и сокращается количество ежегодных прививок. Каждый адъювант вводится в организм согласно прилагаемой к нему инструкции: подкожно, внутримышечно, внутрибрюшинно и т.д.
Сущность адъювантного действия названных препаратов заключается в сдерживании поступления смешанного с ними антигена в организм, что пролонгирует его иммунизирующее действие, снижает реактогенность, а в некоторых случаях вызывает бласт-трансформа- цию (рис. 9.7).
Рис. 9.7.
Большинство адъювантов способны депонировать антиген, т.е. адсорбировать его на своей поверхности и длительное время сохранять в организме, что увеличивает продолжительность его влияния на иммунную систему. Однако при изготовлении антисыворотки для им- мунохимического анализа, особенно в целях установления природы антигенов или антигенных связей, избегают использования микробных адъювантов, поскольку они снижают специфичность антисыворотки. Происходит это за счет гетерогенности (или гетерофильнос- ти) антигенов, т.е. антигенной общности микробов различных таксономических групп, тканей растений, животных и человека.
Антигенная структура микроорганизмов очень разнообразна. У микроорганизмов различают общие, или групповые, и специфические, или типовые, антигены.
Групповые антигены являются общими для двух или более видов микробов, входящих в один род, а иногда относящихся и к разным родам. Так, общие групповые антигены имеются у отдельных типов рода сальмонелл; возбудители брюшного тифа имеют общие групповые антигены с возбудителями паратифа А и паратифа В (0-1,12).
Специфические антигены имеются только у данного вида микроба или даже только у определенного типа (варианта) либо подтипа внутри вида. Определение специфических антигенов позволяет дифференцировать микробы внутри рода, вида, подвида и даже типа (подтипа). Так, внутри рода сальмонелл по комбинации антигенов дифференцировано более 2000 типов сальмонелл, а у подвида шигелл Флекснера - 5 серотипов (серовариантов).
По локализации антигенов в микробной клетке различают соматические антигены, связанные с телом микробной клетки, капсульные - поверхностные, или оболочечные антигены и жгутиковые антигены, находящиеся в жгутиках.
Соматические, О-антигены (от нем. ohne Hauch - без дыхания), связаны с телом микробной клетки. У грамотрицательных бактерий О-антиген - сложный комплекс липидополисахаридно-белковой природы. Он высоко токсичен и является эндотоксином этих бактерий. У возбудителей кокковых инфекций, холерных вибрионов, возбудителей бруцеллеза, туберкулеза и некоторых анаэробов из тела микробных клеток выделены полисахаридные антигены, которые обусловливают типовую специфичность бактерий. Как антигены они могут быть активны в чистом виде и в комплексе с липидами.
Жгутиковые, Н-антигены (от нем. Hauch - дыхание), имеют белковую природу и находятся в жгутиках подвижных микробов. Жгутиковые антигены быстро разрушаются при нагревании и под действием фенола. Они хорошо сохраняются в присутствии формалина. Это свойство используют при изготовлении убитых диагностии кумов для реакции агглютинации, когда необходимо сохранить жгутики.
Капсульные, К - антигены , - расположены на поверхности микробной клетки и называются еще поверхностными, или оболочечными. Наиболее детально они изучены у микробов семейства кишечных, у которых различают Vi-, М-, В-, L- и А-антигены. Важное значение из них имеет Vi-антиген. Впервые он был обнаружен в штаммах бактерий брюшного тифа, обладающих высокой вирулентностью, и получил название антигена вирулентности. При иммунизации человека комплексом О- и Vi- антигенов наблюдается высокая степень защиты против брюшного тифа. Vi-антиген разрушается при 60°С и менее токсичен, чем О-антиген. Он обнаружен и у других кишечных микробов, например у кишечной палочки.
Протективный (от лат. protectio - покровительство, защита), или защитный, антиген образуется сибиреязвенными микробами в организме животных и обнаруживается в различных экссудатах при заболевании сибирской язвой. Протективный антиген является частью экзотоксина, выделяемого микробом сибирской язвы, и способен вызывать выработку иммунитета. В ответ на введение этого антигена образуются комплементсвязывающие антитела. Протективный антиген можно получить при выращивании сибиреязвенного микроба на сложной синтетической среде. Из протективного антигена приготовлена высокоэффективная химическая вакцина против сибирской язвы. Защитные протективные антигены обнаружены также у возбудителей чумы, бруцеллеза, туляремии, коклюша.
Полноценные антигены вызывают в организме синтез антител или сенсибилизацию лимфоцитов и вступают с ними в реакцию как in vivo, так и in vitro. Для полноценных антигенов характерна строгая специфичность, т. е. вызывают в организме выработку только специфических антител, вступающих в реакцию только с данным антигеном. К таким антигенам относят белки животного, растительного и бактериального происхождения.
Неполноценные антигены (гаптены ) представляют собой сложные углеводы, липиды и другие вещества, не способные вызывать образование антител, но вступающие с ними в специфическую реакцию. Гаптены приобретают свойства полноценных антигенов лишь при условии введения их в организм в комплексе с белком.
Типичными представителями гаптенов являются липиды, полисахариды, нуклеиновые кислоты, а также простые вещества: краски, амины, йод, бром и др.
Вакцинация как метод профилактики инфекционных болезней. История развития вакцинации. Вакцины. Требования, предъявляемые к вакцинам. Факторы, определяющие возможность создания вакцин.
Вакцины - это биологически активные препараты, предупреждающие развитие инфекционных заболеваний и других проявлений иммунопатологии. Принцип применения вакцин заключается в опережающем создании иммунитета и, как следствие, устойчивости к развитию заболевания. Вакцинацией называют мероприятия, направленные на искусственную иммунизацию населения путем введения вакцин для повышения устойчивости к заболеванию. Цель вакцинации заключается в создании иммунологической памяти против конкретного патогена.
Различают пассивную и активную иммунизацию. Введение иммуноглобулинов, полученных от других организмов, - пассивная иммунизация. Она применяется как в терапевтических, так и профилактических целях. Введение вакцин - это активная иммунизация. Основное отличие активной иммунизации от пассивной - формирование иммунологической памяти.
Иммунологическая память обеспечивает ускоренное и более эффективное удаление чужеродных агентов при их повторном появлении в организме. Основой иммунологической памяти являются T- и B-клетки памяти.
Первая вакцина получила своё название от слова vaccinia (коровья оспа) - вирусная болезнь крупного рогатого скота. Английский врач Эдвард Дженнер впервые применил на мальчике Джеймсе Фиппсе вакцину против натуральной оспы, полученную из пузырьков на руке больного коровьей оспой, в 1796 г. Лишь спустя почти 100 лет (1876-1881) Луи Пастер сформулировал главный принцип вакцинации - применение ослабленных препаратов микроорганизмов для формирования иммунитета против вирулентных штаммов.
Некоторые из живых вакцин были созданы советскими учеными, например, П. Ф. Здродовский создал вакцину против сыпного тифа в 1957-59 годах. Вакцину против гриппа создала группа ученых: А. А. Смородинцев, В. Д. Соловьев, В. М. Жданов в 1960 году. П. А. Вершилова в 1947-51 годах создала живую вакцину отбруцеллёза .
Вакцина должна удовлетворять следующим требованиям:
● активировать клетки, участвующие в процессинге и презентации антигена;
● содержать эпитопы для T- и T-клеток, обеспечивающие клеточный и гуморальный ответ;
● легко подвергаться процессингу с последующей эффективной презентацией антигенами гистосовместимости;
● индуцировать образование эффекторных T-клеток, антителопродуцирующих клеток и соответствующих клеток памяти;
● предотвращать развитие заболевания в течение длительного времени;
● быть безвредной, то есть не вызывать серьезного заболевания и побочных эффектов.
Эффективность вакцинации - это фактически процент привитых, отреагировавших на вакцинацию формированием специфического иммунитета. Таким образом, если эффективность определенной вакцины составляет 95%, то это означает, что из 100 привитых 95 надежно защищены, а 5 все-таки подвержены риску заболевания. Эффективность вакцинации определяется тремя группами факторов. Факторы, зависящие от вакцинного препарата: свойства самой вакцины, определяющие ее иммуногенность (живая, инактивированная, корпускулярная, субъединичная, количество иммуногена и адъювантов и т.д.); качество вакцинного препарата, т. е. иммуногенность не утрачена в связи с истечением срока годности вакцины или в связи с тем, что ее неправильно хранили или транспортировали. Факторы, зависящие от вакцинируемого: генетические факторы, определяющие принципиальную возможность (или невозможность) выработки специфического иммунитета; возраст, ибо иммунный ответ самым тесным образом определяется степенью зрелости системы иммунитета; состояние здоровья «вообще» (рост, развитие и пороки развития, питание, острые или хронические болезни и др.); фоновое состояние иммунной системы - прежде всего наличие врожденных или приобретенных иммунодефицитов.
Идентификация микробов – это определение систематического положения выделенной из какого-либо источника культуры до уровня вида или варианта. В случае уверенности в чистоте выделенной в процессе культурального метода культуры приступают к ее идентификации, опираясь при этом на ключи (то есть известный перечень ферментативной активности, известную антигенную структуру), классификацию и характеристику типовых штаммов, описанных в руководствах.
В целях идентификации используют комплекс признаков: морфологических (форма, размеры, структура, наличие жгутиков, капсулы, спор, взаимное расположение в мазке), тинкториальных (окраска по Граму и иными методами), химических (Г+Ц в ДНК и содержание, напр., пептидогликана, целлюлозы, хитина и др.), культуральных (питательные потребности, условия, темпы и характер роста на разных средах), биохимических (ферментативная деградация и трансформация различных веществ с образованием промежуточных и конечных продуктов), серологических (антигенная структура, специфичность, связи), экологических (вирулентность, токсигенность, токсичность, аллергенность микробов и их продуктов, круг восприимчивых животных и др. биосистем, тропизм, межвидовые и внутривидовые взаимоотношения, влияние факторов внешней среды, включая фаги, бактериоцины, антибиотики, антисептики, дезинфектанты).
При идентификации микроорганизмов нет необходимости изучать все свойства. Более того, с экономической точки зрения важно, чтобы круг испытанных тестов был не большим, чем это необходимо ; желательно также использовать простые (но надежные) тесты, доступные широкому кругу лабораторий.
Идентификацию микроорганизмов начинают с отнесения культуры к крупным таксонам (тип, класс, порядок, сем.). Для этого часто достаточно определить источник получения культуры, морфологические и культуральные свойства, окраски по Граму или Романовскому-Гимзе. Для установления рода, вида и особенно варианта приходится применять определение биохимических, серологических, экологических признаков. Схемы идентификации микробов существенно различаются. Так, в идентификации бактерии акцент делают на биохимические и серологические свойства, грибов и простейших - на морфологические особенности клеток и колоний. При идентификации вирусов используют метод молекулярной гибридизации для установления специфичности генома, а также специальные серологические реакции.
Биохимическая идентификация чистой культуры бактерий проводится с помощью дифференциально-диагностических сред. Дифференциально-диагностические среды содержат субстрат для какого-либо фермента, выявляемого у микроба, и индикатор, фиксирующий изменение рН питательной среды и окрашивающий ее в цвета, характерные для кислых или щелочных значений рН (рис.2.1).
Рис.2.1. Пример биохимической (ферментативной) активности представителей семейства энтеробактерий. В среды добавлен индикатор - бромфеноловый синий, при нейтральных значениях рН среда имеет травянисто-зеленый цвет, при кислых значениях - жёлтый, при щелочных значениях рН - синий. Индол - щелочной продукт, наличие уреазы сопровождается образованием мочевины (щелочные значения рН), ферментация углеводов сопровождается образованием кислоты. Положительная проба на сероводород сопровождается почернением среды вследствие действия специального реактива
Серологическая идентификация подразумевает определение антигенной специфичности исследуемой культуры микробов и антигенной формулы - символического отображение антигенной структуры бактерий. Например, антигенную структуру S. typhi обозначают как O9,12:Vi:Hd; одного из сероваров E. coli - как O111:K58:H2. Антигенную формулу определяют в реакции агглютинации на стекле с помощью набора монорецепторных антисывороток, т.е. антител к определенным антигенам бактерий. В качестве исследуемых антигенов используют выращенную культуру бактерий, каждый микроб представляет собой корпускулярный антиген, дающий феномен агглютинации при добавлении специфичных ему антител. Некоторые проблемы возникают при исследовании капсульных бактерий: капсула экранирует соматический антиген, поэтому для исследования его бактериальную культуру прогревают. Высокая температура способствует разрушению термолабильной капсулы и О-антиген становится доступным для типирования. Техника постановки реакции агглютинации на стекле . На чистое обезжиренное стекло наносят каплю физ.раствора (контроль) и каплю антисыворотки. Если антисывороток несколько, то берут несколько стекол. В каждую каплю вносят с помощью бактериальной петли культуру микробов. В течение 1-3 мин наблюдают за появление агглютинатов, которые образуются при специфическом связывании определенных антител с бактериальными антигенами и их последующим объединением в крупные видимые глазом хлопья.
Бактериальные антигены:
группоспецифические (встречаются у разных видов одного рода или семейства)
видоспецифические (у различных представителей одного вида);
типоспецифические (определяют серологические варианты - серовары, антигеновары внутри одного вида).
В зависимости от локализации в бактериальной клетке различают К-, Н-, О-антигены (обозначают буквами латинского алфавита).
О-АГ - липополисахарид клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Состоит из полисахаридной цепочки (собственно О-Аг) и липида А.
Полисахарид термостабилен (выдерживает кипячение в течение 1-2 часов), химически устойчив (выдерживает обработку формалином и этанолом). Чистый О-АГ слабо иммуногенен. Проявляет вариабельность структуры и по нему различают много серовариантов бактерий одного вида. Например, для каждой группы сальмонелл характерно наличие определенного О-АГ (полисахарида) - у группы А
Это фактор 2, у группы В - фактор 4 и т.д. У R-форм бактерий О-АГ теряет боковые цепи
полисахарида и типоспецифичность.
Липид А - содержит глюкозамин и жирные кислоты. Он обладает сильной адьювантной, неспецифической иммуностимулирующей активностью и токсичностью. В целом ЛПС является эндотоксином. Уже в небольших дозах вызывает лихорадку из-за активации макрофагов и выделения ими ИЛ1, ФНО и других цитокинов, дегрануляцию гранулоцитов, агрегацию тромбоцитов. Он может связываться с любыми клетками организма, но особенно с макрофагами. В больших дозах угнетает фагоцитоз, вызывает токсикоз, нарушение функции сердечнососудистой системы, тромбозы, эндотоксический шок. ЛПС некоторых бактерий входит в состав иммуностимуляторов (продигиозан,
пирогенал). Пептидогликаны клеточной стенки бактерий обладают сильным адьювантным эффектом на клетки СИ.
Н-АГ входит в состав бактериальных жгутиков, основа его - белок флагеллин. Термолабилен.
К-АГ - это гетерогенная группа поверхностных, капсульных АГ бактерий.
Они находится в капсуле. Содержат главным образом кислые полисахариды, в состав которых входят галактуроновая, глюкуроновая и идуроновая кислоты. Встречаются вариации в строении этих антигенов, на основании чего, например, различают 75 типов (серотипов) пневмококков, 80 типов клебсиелл и т.д. Капсульные антигены используются для приготовления вакцин менингококков, пневмококков, клебсиелл. Однако, введение высоких доз полисахаридных антигенов может вызвать толерантность.
Антигенами бактерий являются также их токсины, рибосомы и ферменты.
Некоторые микроорганизмы содержат перекрестнореагируюшие - антигенные детерминанты встречающиеся у микроорганизмов и человека/животных.
У микробов различных видов и у человека встречаются общие, сходные по строению АГ. Эти явления называются антигенной мимикрией. Часто перекрестнореагируюшие антигены отражают филогенетическую общность данных представителей, иногда являются результатом случайного сходства конформации и зарядов - молекул АГ.
Например, АГ Форсмана содержится в эритроцитах барача, сальмонеллах и у морских свинок.
Гемолитические стрептококки группы А содержат перекрестно реагирующие АГ (в частности, М-протеин), общие с АГ эндокарда и клубочков почек человека. Такие бактериальные антигены вызывают образование антител, перекрестно реагирующих с клетками человека, что приводит к развитию ревматизма и постстрептококкового гломерулонефрита.
У возбудителя сифилиса есть фосфолипиды, сходные по строению с теми, которые имеются в сердце животных и человека. Поэтому кардиолипиновый антиген сердца животных используется для выявления антител к спирохете у больных людей (реакция Вассермана).
Антигены микроорганизмов
Каждый микроорганизм, как бы примитивно он ни был устроен, содержит несколько антигенов. Чем сложнее его структура, тем больше антигенов можно обнаружить в его составе.
У различных микроорганизмов, принадлежащих к одним и тем же систематическим категориям, различают группоспецифические антигены - встречаются у разных видов одного и того же рода или семейства, видоспецифические - у различных представителей одного вида и типоспецифические (вариантные) антигены - у разных вариантов в пределах одного и того же вида. Последние подразделяют на серологические варианты, или серовары. Среди бактериальных антигенов различают Н, О, К и др.
Жгутиковые Н-антигены. Как видно из названия, эти антигены входят в состав бактериальных жгутиков. Н-антнген представляет собой белок флагеллин. Он разрушается при нагревании, а после обработки фенолом сохраняет свои антигенные свойства.
Соматический О-антиген. Ранее полагали, что О-антиген заключен в содержимом клетки, ее соме, поэтому и назвали его соматическим антигеном. Впоследствии оказалось, что этот антиген связан с бактериальной клеточной стенкой.
О-антиген грамотрицательных бактерий связан с ЛПС клеточной стенки. Детерминантными группами этого слижного комплексного антигена являются концевые повторяющиеся звенья полисахаридных цепей, просоединенные к ее основной части. Состав Сахаров в детерминантных группах, так же как и их число, у разных бактерий неодинаков. Чаще всего в них содержатся гексозы (галактоза, глюкоза, рамноза и др.), аминосахар (М-ацетилглюкозамин). О-антиген термистабилен: сохраняется при кипячении в течение 1-2 ч, не разрушается после обработки формалином и этанолом. При иммунизации животных живыми культурами, имеющими жгутики, образуются антитела к О- и Н-антигенам, а при иммунизации кипяченой культурой образуются антитела только к О-антнгену.
К-антигены (капсульные). Эти антигены хорошо изучены у эшерихий и сальмонелл. Они, так же как О-антигены, тесно связаны с ЛПС клеточной стенки и капсулой, но в отличие от О-антигена содержат главным образом кислые нолисахариды: глюкуроновую, галактуроновую и другие уроновые кислоты. По чувствительнсти к температуре К-антигены подразделяют на А-, В- и L-антигены. Наиболее термостабильными являются А-антигены, выдерживающие кипячение более 2 ч. В-антигены выдерживают нагревание при температуре 60°С в течение часа, а L-антигены разрушаются при нагревании до 60°С.
К-антигены располагаются более поверхностно, чем О-антигены, и часто маскируют последние. Поэтому для выявления О-антигенов необходимо предварительно разрушить К-антигены, что достигается кипячением культур. К капсульным антигенам относится так называемый Vi-антиген. Он обнаружен у брюшнотифозных и некоторых других энтеробактерий, обладающих высокой вирулентностью, в связи с чем данный антиген получил название антигена вирулентности.
Капсульные антигены полисахаридной природы выявлены у пневмококков, клебсиелл и других бактерий, образующих выраженную капсулу. В отличие от группоспецифических О-антигенов они часто характеризуют антигенные особенности определенных штаммов (вариантов) данного вида, которые на этом основании подразделяются на серовары. У сибиреязвенных бацилл капсульный антиген состоит из полипептидов.
Антигены бактериальных токсинов. Токсины бактерий обладают полноценными антигенными свойствами в том случае, если они являются растворимыми соединениями белковой природы.
Ферменты, продуцируемые бактериями, в том числе факторы патогенности, обладают свойствами полноценных антигенов.
Протективные антигены. Впервые обнаружены в экссудате пораженной ткани при сибирской язве. Они обладают сильно выраженными антигенными свойствами, обеспечивающими иммунитет к соответствующему инфекционному агенту. Протективные антигены образуют и некоторые другие микроорганизмы при попадании в организм хозяина, хотя эти антигены не являются их постоянными компонентами.
Антигены вирусов. В каждом вирионе любого вируса содержатся различные антигены. Одни из них являются вирусспецифически-ми. В состав других антигенов входят компоненты клетки хозяина (липиды, углеводы), которые включаются в его внешнюю оболочку. Антигены простых вирионов связаны с их нуклеокапсидами. По своему химическому составу они принадлежат к рибонуклеопротеидам или дезоксирибонуклеопротеидам, которые являются растворимыми соединениями и поэтому обозначаются как S-антигены (solutio-раствор). У сложноорганизованных вирионов одни антигенные компоненты связаны с нуклеокапсидами, другие - с гликопротеидами внешней оболочки. Многие простые и сложные вирионы содержат особые поверхностные V-антигены - гемагглютинин и фермент нейраминидазу. Антигенная специфичность гемагглютинина у разных вирусов неодинакова. Данный антиген выявляется в реакции гемагглютинации или ее разновидности - реакции гемадсорбции. Другая особенность гемагглютинина проявляется в антигенной функции вызывать образование антител - антигемашпотининов и вступать с ними в реакцию торможения гемагглютинации (РТГА).
Вирусные антигены могут быть группоспецифическими, если они обнаруживаются у разных видов одного и того же рода или семейства, и типоспецифическими, присущими отдельным штаммам одного и того же вида. Эти различия учитываются при идентификации вирусов.
Наряду с перечисленными антигенами в составе вирусных частиц могут присутствовать антигены клетки хозяина. Так, например, вирус гриппа, выращенный на аллантоисной оболочке куриного эмбриона, реагирует с антисывороткой, полученной к аллантоисной жидкости. Этот же вирус, взятый из легких инфицированных мышей, реагирует с антисывороткой к легким данных животных и не реагирует с антисывороткой к аллантоисной жидкости.
Гетерогенные антигены (гетероантигены). Общие антигены, обнаруженные у представителей различных видов микроорганизмов, животных и растений, называют гетерогенными. Например, гетерогенный антиген Форсмана содержится в белковых структурах органов морской свинки, в эритроцитах барана и сальмонеллах.
Антигены организма человека
Все ткани и клетки организма человека обладают антигенными свойствами. Одни антигены специфичны для всех млекопитающих, другие видоспецифичны для человека, третьи - для отдельных групп, их назвают изоантигенами (например, антигены групп крови). Антигены, свойственные только данному организму, называют аллоантигенами (греч. аллос - другой). К ним относятся антигены тканевой совместимости - продукты генов главного комплекса тканевой совместимости МНС (Major Histocompatibiliti Complex), свойственные каждому индивидууму. Антигены разных лиц, не имеющие отличий, называют сингенными. Органы и ткани помимо других антигенов обладают специфичными для них органными и тканевыми антигенами. Антигенным сходством обладают одноименные ткани человека и животных. Существуют стадиоспецифические антигены, появляющиеся и исчезающие на отдельных стадиях развития тканей или клеток. Каждая клетка содержит антигены характерные для наружной мембраны, цитоплазмы, ядра и других компонентов.
Антигены каждого организма в норме не вызывают в нем иммунологических реакций, поскольку организм к ним толерантен. Однако при определенных условиях они приобретают признаки чужеродности и становятся аутоантигенами, а возникшую против них реакцию называют аутоиммунной.
Антигены опухолей и противоопухолевый иммунитет. Клетки злокачественных опухолей представляют собой варианты нормальных клеток организма. Поэтому им свойственны антигены тех тканей, из
которых они произошли, а также антигены, специфичные для опухоли и составляющие малую долю всех антигенов клетки. В ходе канцерогенеза происходит дедифференцировка клеток, поэтому может происходить утрата некоторых антигенов, появление антигенов, свойственных незрелым клеткам, вплоть до эмбриональных (фетопротеины). Антигены, свойственные только опухоли, специфичны только для данного вида опухоли, а нередко для опухоли у данного лица. Опухоли, индуцированные вирусами, могут иметь вирусные антигены, одинаковые у всех опухолей, индуцированных данным вирусом. Под влиянием антител у растущей опухоли может меняться ее антигенный состав.
Лабораторная диагностика опухолевой болезни включает выявление антигенов, свойственных опухоли в сыворотках крови. Для этого в настоящее время медицинская промышленность готовит диагностические наборы, содержащие все необходимые ингредиенты для выявления антигенов при иммуноферментном, радиоиммунном, иммунолюминесцентном анализе.
Резистентность организма к опухолевому росту обеспечивается действием естественных киллерных клеток, которые составляют 15% всех лимфоцитов, постоянно циркулирующих в крови и всех тканях организма. Естественные киллеры (ЕК) обладают способностью отличать любые клетки, имеющие признаки чужеродности, в том числе опухолевые, от нормальных клеток организма и уничтожать чужеродные клетки. При стрессовых ситуациях, болезнях, иммунодепрессивных воздействиях и некоторых других ситуациях число и активность ЕК снижаются и это служит одной из причин начала опухолевого роста. В ходе развития опухоли ее антигены вызывают иммунологическую реакцию, но она, как правило, недостаточна для остановки опухолевого роста. Причины этого явления многочисленны и недостаточно изучены. К ним относятся:
низкая иммуногенность опухолевых антигенов вследствии их близости к нормальным антигенам организма, к которым организм толерантен;
развитие толерантности вместо позитивного ответа;
развитие иммунного ответа по гуморальному типу, тогда как подавить опухоль могут только клеточные механизмы;
иммунодепрессивные факторы, вырабатываемые злокачественной опухолью.
Химио и радиотерапия опухолей, стрессовые ситуации при хирургических вмешательствах могут быть дополнительными факторами, снижающими иммунную защиту организма. Меры по повышению уровня противоопухолевой резистентности включают использование иммуностимулирующих средств, препаратов цитокинов, стимуляцию иммуноцитов пациента in vitro с возвратом в русло крови больного.
Изоантигены. Это антигены, по которым отдельные индивидуумы или группы особей одного вида различаются между собой.
В эритроцитах, лейкоцитах, тромбоцитах, а также в плазме крови людей открыто несколько десятков видов изоантигенов.
Изоантигены, генетически связанные, объединены в группы, получившие названия: система ЛВО, резус и др. В основе деления людей на группы по системе АВО лежит наличие или осутствие на эритроцитах антигенов, обозначенных А и В. В соответствии с этим все люди подразделены на 4 группы. Группа I (0) - антигены отсутствуют, группа II (А) - в эритроцитах содержится антиген А, группа
III (В) - эритроциты обладают антигеном В, группа IV (АВ) - эритроциты обладают обоими антигенами. Поскольку в окружающей среде имеются микроорганизмы, обладающие такими же антигенами (их называют перекрестнореагирующими), у человека имеются антитела к этим антигенам, но только к тем, которые у него отсутствуют. К собственным антигенам организм толерантен. Следовательно, в крови лиц I группы содержатся антитела к антигенам А и В, в крови лиц II группы - анти-В, в крови лиц III группы - анти-А, в крови лиц
IV группы антитела к А и Вантигенам не содержатся. При переливании крови или эритроцитов реципиенту, в крови которых содержатся антитела к соответствующему антигену, в сосудах происходит агглютинация перелитых несовместимых эритроцитов, что может вызвать шок и гибель реципиента. Соответственно люди I (0) группы именуются универсальными донорами, а люди IV (АВ) группы - универсальными реципиентами. Кроме антигенов А и В эритроциты человека могут обладать и другими изоантигенами (М, М2, N, N2) и др. К этим антигенам нет изоантител, и следовательно, их присутствие не учитывается при переливании крови.
Антигены главного комплекса тканевой совместимости. Помимо антигенов, свойственных всем людям и групповых антигенов, каждый организм обладает уникальным набором антигенов, свойственных только ему самому. Эти антигены кодируются группой генов, находящихся у человека на 6 хромосоме, и называются антигенами главного комплекса тканевой совместимости и обозначаются МНС-антигены (англ. Major histocompatibility complex). МНС-антигены человека впервые были обнаружены на лейкоцитах и поэтому имеют другое название HLA (Human leucocyte antigens). МНС-антигены относятся к гликопротеинам и содержатся на мембранах клеток организма, определяя его индивидуальные свойства и индуцируют трансплантационные реакции, за что они получили третье название - трансплантационные антигены. Кроме того, МНС-антигены играют обязательную роль в индукции иммунного ответа на любой антиген.
Гены МНС кодируют три класса белков, из которых два имеют прямое отношение к работе иммунной системы и рассматриваются ниже, а в число белков III класса входят компоненты комплемента, цитокины группы ФНО, белки теплового шока.
Белки I класса находятся на поверхности практически всех клеток организма. Они состоят из двух полипептидных цепей: тяжелая ацепь нековалентно связана со второй рцепью. ацепь существует в трех вариантах, что определяет разделение антигенов класса на три серологические группы А, В и С. Тяжелая цепь обуславливает контакт всей структуры с мембраной клеток и ее активность. Рцепь представляет собой микроглобулин одинаковый для всех групп. Каждый антиген I класса обозначается латинской буквой и порядковым номером данного антигена.
Антигены I класса обеспечивают представление антигенов цитотоксическим С08+лимфоцитам, а распознавание этого антигена антигенпредставляющими клетками другого организма при трансплантации приводит к развитию трансплантационного иммунитета.
МНС антигены II класса находятся преимущественно на антигенпредставляющих клетках - дендритных, макрофагах, Влимфоцитах. На макрофагах и Влимфоцитах их экспрессия резко увеличивается после активации клетки. Антигены II класса подразделяются на 5 групп, в каждой из которых имеется от 3 до 20 антигенов. В отличие от антигенов I класса, которые выявляются в серологических тестах с помощью сывороток, содержащих антитела к ним, антигены II класса лучше всего выявляются в клеточных тестах - активации клеток при совместном культивировании испытуемых клеток со стандартными лимфоцитами.
