Антигены. Характеристика, классификация, механизмы распознавания иммунной системой

1.

Дисциплина: «Иммунология»
Тема лекции: «Антигены. Характеристика,
классификация, механизмы распознавания
иммунной системой»
Лектор: заведующий кафедрой гистологии и
биологии д-р биол. наук И.Ю. Саяпина
Благовещенск 2024

2.

Антигены (Аг) – это генетически чужеродные вещества,
вызывающие развитие иммунной реакции.
Свойства антигена:
1.
Чужеродность (антигенность) – генетическая чужеродность Аг
(имеет значение степень генетической чужеродности).
Пример: РАМР – патоген-ассоциированные молекулярные
паттерны (pathogen-associated molecular patterns).
Определение Аг, данное Р.В. Петровым:
Антигены — это биологические тела и молекулы, несущие
признаки чужеродной генетической информации.
2. Иммуногенность – способность Аг индуцировать иммунный ответ
(клеточный или гуморальный). Иными словами, АГ должен
распознаваться клетками иммунной системы и активировать их;
3. Специфичность – способность Аг избирательно взаимодействовать
с антиген-распознающими рецепторами Т- и В-лимфоцитов, а также
с антителами, специфичными к данном антигену.

3.

Иммуногенность
Что определяет иммуногенные свойства Аг?
1. Молекулярные особенности Аг;
2. Доза и метод введения Аг;
3. Клиренс Аг в организме;
4. Реактивность макроорганизма.
Молекулярные особенности Аг:
1. Химическая природа Аг;
• Белки, полисахариды – обладают высокой
иммуногенностью;
• Липиды, нуклеиновые кислоты – не
обладают иммуногенностью.

4.

Молекулярные особенности АГ.
Химическая структура
• Липополисахариды (липиды + полисахариды) –
обладают высокой иммуногенностью;
• Гликопротеины (олигосахара + белки) – обладают
высокой иммуногенностью;
Таким образом, чем сложнее устроена молекула, тем
выше её иммуногенность.
• Оптическая изомерия аминокислот, образующих
первичную структуру белка – L-формы обладают высокой
иммуногенностью, D-формы обладают низкой
иммуногенностью;
• Аминокислотный состав белков – чем больше разных
аминокислот в первичной структуре белка, тем выше
иммуногенные свойства;
• Пример: в капсуле бациллы сибирской язвы содержится
гомополимер из аминокислотных остатков глутамина
массой 50 000 Да, не обладающий иммуногенностью.

5.

Молекулярная масса
• АГ с высокой молекулярной массой обладают высокой
иммуногенностью (от 6000 Да);
• АГ с низкой молекулярной массой (от 1000 до 6000)
обладают низкой иммуногенностью;
• АГ с молекулярной массой ниже 1000 Да не обладают
иммуногенностью. Такие низкомолекулярные
соединения называются неполные АГ, или гаптены;
• Для того, чтобы стать иммуногенными, гаптены должны
соединиться с белком-носителем.
• Сам гаптен обладает свойствами чужеродности и
специфичности, а носитель придает ему иммуногенные
свойства.

6.

Растворимость или разлагаемость
• Чтобы быть иммуногенным, АГ должен быть либо растворимым,
либо подвергаться процессингу при помощи ферментов лизосом
АПК;
• Нерастворимые АГ несмотря на чужеродность, не способны вызвать
иммунный ответ;
• Пример: высокомолекулярные белки (кератин, меланин,
натуральный шелк) не растворимы, а поэтому не иммуногенны.
• Кетгут и шелк используют в хирургии как шовный материал, раньше
использовали конский волос.

7.

Специфичность АГ
• В иммунологии под специфичностью понимают
избирательность взаимодействия АГ и антител или Аг и
антиген-распознающих рецепторов Т-лимфоцитов;
• Сродство антитела или рецептора Т-лимфоцита к антигену
определяется наличием на поверхности АГ небольшого
участка (выпуклости), конфигурация которого соответствует
антиген-связывающему участку рецептора или антитела;
• Такой участок называется антигенная детерминанта, или
эпитоп;
• Каждый АГ имеет не одну, а несколько отличающихся друг от
друга антигенных детерминант;
• С каждой разновидностью антигенных детерминант будут
взаимодействовать специфичные антитела (антитела, которые
образовались в ответ именно на этот эпитоп);
• Размеры эпитопов варьируют – Ig и рецепторы В-клеток (BCR)
распознают эпитопы из 5-7 аминокислот, рецепторы Т-клеток
(TCR) распознают эпитопы из 8-12 аминокислот.

8.

Эпитопы по строению бывают линейные (секвенциальные) и
конформационные (поверхностные).
• Линейные эпитопы образованы линейной
последовательностью аминокислотных остатков на
поверхности белковой глобулы или моносахаров в
молекуле полисахарида (липополисахарида);
• Конформационные эпитопы образованы отдаленными друг
от друга остатками аминокислот, которые сближаются при
формировании белковой глобулы.
• Также есть «глубинные», или
скрытые эпитопы, которые
становятся доступны для
распознавания только после
процессинга в лизосомах АПК.

9.

Классификация антигенов
По происхождению:
• Внешние;
• Внутренние (аутоантигены и неоантигены);
• Скрытые (забарьерные) – какие мы знаем забарьерные ткани и
органы???
По генетической природе:
• Аутоантигены – АГ собственного организма (не путаем с
неоантигенами!);
• Изоантигены – АГ генетически идентичного донора;
• Аллоантигены – АГ генетически чужеродного донора;
• Ксеноантигены – АГ донора, относящегося к другому виду;
По степени иммуногенности:
• Полноценные
• Неполноценные (гаптены)
По направленности иммунного ответа:
• Иммуногены
• Толлерогены
• Аллергены.

10.

Иммуногены – при попадании в организм способны
индуцировать полноценный иммунный ответ
(клеточный или гуморальный)
Т-зависимые (тимус-зависимые)
Т-независимые (тимуснезависимые)
По химической природе чаще всего
являются белками и требуют
процессинга в лизосомах АПК
По химической природе чаще всего
являются полисахаридами или
липополисахаридами с линейными
повторяющимися эпитопами
Для активации В-лимфоцитов
необходимо участие Т-хелперов
В-лимфоциты активируются без участия
Т-хелперов путем перекрестной сшивки
нескольких BCR
Образуются В-клетки памяти
Не образуются В-клетки памяти
Синтезируются Ig с высокой
специфичность к АГ
Синтезируются Ig низкой
специфичности к широкому спектру АГ
Происходит смена класса Ig (IgM
меняется на IgG IgA, IgE)
Синтезируются исключительно Ig
класса M

11.

Толерогены – полная противоположность
иммуногенов. При взаимодействии с системой
адаптивного иммунитета они вызывают состояние
иммунологической толерантности;
Аллергены – вызывают патологическую реакцию
организма в виде реакций гиперчувствительности
немедленного или замедленного типа
(аллергические реакции). Аллергические реакции
не являются защитными реакциями организма, они
приводят к повреждению тканей.

12.

Антигены организма человека
Аутоантигены
Неоантигены (опухолевые АГ)
CD-антигены (cluster of
differentiation)
Вирус-индуцированные (АГ вирусов
– возбудителей опухоли)
Эритроцитарные антигены (система
АВ0, Rh и др.)
Эмбриональные
(альфафетопротеин, раковоэмбриональный антиген,
хорионический гонадотропин)
Тромбоцитарные антигены
Гиперэкспрессируемые
опухолями (PSA, Her-2/neo
и др.).
Антигены главного комплекса
гистосовместимости (молекулы
МНС I класса и молекулы МНС II
класса)
Скрытые (забарьерные) АГ

13.

CD-антигены (cluster of differentiation) –
обнаруживаются на мембране клеток,
находящихся на определенной стадии развития
Практическое применение в медицине:
• Фенотипирование популяций и субпопуляций
иммунокомпетентных клеток;
Фенотип Т-хелпера: CD3+ CD4+
Фенотип Т-киллера/супрессора: CD3+CD8+
Фенотип В-лимфоцита: CD19+
Фенотип NK-клетки:CD3- CD16++ CD56+
• Изучение процессов дифференцировки клеток в
эмбриогенезе (экспериментальная эмбриология).

14.

Молекулы главного комплекса гистосовместимости,
или трансплантационные антигены
(МНС – mayor histocompatibility complex)
Изучение молекул МНС как явления биологического мира –
П. Догерти, П. Горер, Г. Снелл, Р. Цинкернагель.
Дж. Доссе, 1952 год – открытие HLA-антигенов (Human
Leukocyte Antigen).
Геномная организация главного комплекса
гистосовместимости:
У человека расположен на 6-й хромосоме, представляет
собой отрезок ДНК из 50 генов. Особенность данного
комплекса: полигенность и полиморфизм, гены наследуются
по типу кодоминирования.
Гены МНС делятся на три группы: МНС I, МНС II, МНС III.
Гены HLA I класса представлены тремя локусами: HLA-А, HLAВ и HLA-С;
Гены HLA I класса представлены тремя локусами: HLA-DP,
HLA-DQ и HLA-DR;

15.

Сравнительная характеристика молекул МНС
МНС I класса
МНС II класса
Располагаются на мембране всех
клеток, имеющих ядро
Располагаются на мембране АПК
(макрофаги, дендритные клетки, Влимфоциты)
Презентируют антигены эндогенного
происхождения ЦТЛ (цитотоксическим
лимфоцитам с фенотипом CD3+CD8+)
Презентируют антигены экзогенного
происхождения Т-хелперам (фенотип
CD3+CD4+)
Размер олигопептида равен 810 аминокислотным остаткам
Размер олигопептида равен 1225 аминокислотным остаткам
Запускают иммунный ответ по
клеточному типу (МНСрестрикция)
Запускают иммунный ответ по
гуморальному типу (МНСрестрикция)