Антигены. Свойства антигенов

1. АНТИГЕНЫ Титова Татьяна Николаевна Кафедра лабораторной диагностики ИПО БГМУ т. 8-927-23-25-349

2.

АНТИГЕН(от греч. anti— против и genos — создавать)
— это вещество, генетически чужеродное для макроорганизма,
которое при попадании в последний распознается его иммунной
системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его
устранение.
Пути проникновения в макроорганизм:
через кожные покровы или слизистые,
непосредственно во внутреннюю среду организма, минуя покровы,
образовываясь внутри макроорганизма.
Антигены распознаются иммунокомпетентными клетками

3.

Свойства антигенов:
антигенность
специфичность
иммуногенностъ

4.

АНТИГЕННОСТЬ - способность антигена специфически
взаимодействовать с факторами иммунитета (антитела,
иммунокомпетентные клетки).
Антигенная детерминанта (эпитоп) - небольшой участок,
взаимодействующий с компонентом иммунной системы.
Разновидности эпитопов:
линейные (первичная аминокислотная последовательность пептидной
цепи),
поверхностные - расположены на поверхности молекулы антигена,
концевые - расположены на концевых участках молекулы антигена,
центральные,
глубинные (скрытые) - проявляются при разрушении биополимера.

5.

Условный образ антигена

6.

Антигенность вещества зависит от наличия и числа эпитопов в структуре
его молекулы.
Чужеродность - обязательное условие для реализации антигенности.
Находится в прямой зависимости от «эволюционного расстояния» между
организмом-реципиентом и донором антигенов.

7.

ИММУНОГЕННОСТЬ - способность антигена вызывать по отношению к
себе в макроорганизме специфическую защитную реакцию
(иммунный ответ).
Степень иммуногенности зависит от ряда факторов, которые можно
объединить в три группы:
1. Молекулярные особенности антигена;
2. Клиренс антигена в организме;
3. Реактивность макроорганизма.

8.

Молекулярные особенности антигена
Природа антигена (белки и полисахариды > липополисахариды,
гликопротеиды, липопротеиды > нуклеиновые кислоты и липиды ).
Химический состав молекулы антигена. Разнообразие аминокислотного
состава повышает иммуногенность белков. Наличие в структуре
молекулы белка ароматических аминокислот (тирозин, триптофан)
существенно повышает иммуногенность.
Оптическая изомерия аминокислот, составляющих молекулу белка.
Пептиды, построенные из L-аминокислот (легко расщепляются
ферментами макроорганизма) высокоиммуногенны, пептиды,
построенные из R-аминокислот (медленно расщепляются ферментами
макроорганизма) проявляют ограниченную иммуногенность.

9.

Молекулярные особенности антигена
Размер и молекулярная масса антигена.
Пространственная структура антигена:
- наличие альфа-спирали,
- разветвленных боковых цепей,
- высокая плотность одинаковых эпитопов.
Гораздо большей иммуногенностью обладают агрегаты молекул и
корпускулярные антигены (цельные клетки - эритроциты, бактерии
и т. д.), т.к. лучше фагоцитируются, чем отдельные молекулы.

10.

Клиренс антигена в организме
- динамика поступления антигена в организм и его выведение.
Количество поступающего антигена: чем его больше, тем более
выражен иммунный ответ.
Передозировка антигена вызывает обратную реакцию иммунологическую толерантность.
Уравнение антигенности :
IgH = a+ blgD, где
а и b — коэффициенты, характеризующие соответственно природу
антигена и иммунореактивность макроорганизма;
Н — сила иммунного ответа;
D — количество антигена.

11.

Реактивность макроорганизма
Генетическая предрасположенность
чувствительные и нечувствительные к определенным антигенам роды и
виды животных;
в популяции людей - иммунологически реактивные и иммунологически
инертные индивидуумы.
Функциональное состояние макроорганизма
- его психоэмоциональный и гормональный фон, интенсивность
обменных процессов и пр.
=> различный уровень чувствительности к одному и тому же антигену в
разные возрастные периоды макроорганизма.

12.

СПЕЦИФИЧНОСТЬ - способность антигена индуцировать иммунный ответ
к строго определенному эпитопу.
Необходима комплементарность (соответствие) рецепторного аппарата
иммунокомпетентных клеток к конкретному эпитопу.
Поэтому специфичность антигена во многом определяется свойствами
составляющих его эпитопов.

13.

Классификация антигенов
• по происхождению
• по природе
• по молекулярной структуре
• по степени иммуногенности
• по степени чужеродности
• по направленности активации и обеспеченности
иммунного реагирования

14.

По происхождению:
экзогенные (возникшие вне организма)
эндогенные (возникшие внутри организма) антигены:
Аутогенные антигены (аутоантигены) - антигены собственного
организма
В норме не вызывают реакцию иммунной системы. При нарушении
целостности биологических барьеров (травма и т. п.) иммунная
система вырабатывает аутоантитела.
Неоантигены возникают в организме в результате мутаций
(приобретают черты чужеродности).

15.

По природе:
белковой природы (протеиды)
небелковой природы (полисахариды, липиды, липополисахариды,
нуклеиновые кислоты и пр.).
По молекулярной структуре:
глобулярные (молекула имеет шаровидную форму)
фибриллярные (форма нити).

16.

По степени иммуногенности:
Полноценные антигены - обладают выраженной
антигенностью и иммуногенностыо, т.е. иммунная система
реагирует на их введение выработкой факторов иммунитета.
Имеют достаточно большую молекулярную массу, большой
размер молекулы (частицы) в виде глобулы и хорошо
взаимодействуют с факторами иммунитета.
Неполноценные антигены, или гаптены - не
способны вызывать иммунный ответ, так как обладают низкой
иммуногенностью.
Свойство антигенности не утратили, что позволяет им
специфически взаимодействовать с уже готовыми факторами
иммунитета (антителами).
Чаще всего это низкомолекулярные соединения.

17.

По степени чужеродности:
Ксеногенные антигены (гетерологичные) — общие для организмов,
стоящих на разных ступенях эволюционного развития (относятся к
разным родам и видам)
Аллогенные антигены (групповые) — общие для генетически
неродственных организмов, но относящихся к одному виду (антигены
групп крови у людей).
Микробы на основании групповых антигенов могут быть подразделены
на серогруппы. Это имеет большое значение для микробиологической
диагностики (например, классификация сальмонелл Кауфмана—
Уайта) и эпидемиологического прогнозирования.
Изогенные антигены (индивидуальные) — общие только для
генетически идентичных организмов (однояйцовых близнецов).
Пример: у людей - антигены гистосовместимости, а у бактерий типовые антигены, не дающие дальнейшего расщепления.
Органо- и тканеспецчфические антигены обнаруживаются в
пределах отдельного организма в определенных анатомоморфологических образованиях (органах или тканях). Например,
раковоэмбриональные антигены (альфа-фетопротеин, трансферрин).

18.

По направленности активации и обеспеченности иммунного
реагирования:
Иммуногены - способны вызывать иммунный ответ.
Толероген - полная противоположность иммуногену. Вызывает
формирование иммунологической толерантности.
Используются для профилактики и лечения иммунологических
конфликтов и аллергии (наведения искусственной неотвечаемости на
отдельные антигены).
Аллерген - действует как иммуноген, но вызывает формирование
гиперчувствительности немедленного или замедленного типа.
Применяются для диагностики инфекционных и аллергических
заболеваний.

19.

Две группы иммуногенов
Т-зависимые антигены. Иммунная реакция в ответ на их введение
реализуется при обязательном участии Т-лимфоцитов (Т-хелперов).
К ним относится большая часть известных антигенов.
Т-независимые антигены. Способны непосредственно стимулировать
В-лимфоциты к антителопродукции, дифференцировке и
пролиферации.
Пример: полимерная форма флагеллина (сократительный белок
жгутиков бактерий), туберкулин, сополимеры D-аминокислот и др.

20.

Ответ В-клеток на тимусзависимый и тимуснезависимый антигены.
1. В-клетки (В) провзаимодействовали с антигеном (АГ), но не получили помощи CD4 Т-клеток (Т), развивается функциональное
подавление клетки - анергия.
2. При включении в ответ CD4 Т-клеток и формировании двух сигналов для В-клеток:
от поверхностного иммуноглобулина (sIg) с антигеном (АГ),
от иммуногенного комплекса на В-клетках, создаются условия для полноценного развития В-клеток в антителопродуценты.
3. В-клеточный ответ формируется на тимуснезависимые антигены (ТI).
Два класса таких антигенов:
первый класс (ТI-1) - антигены, в чью структуру включен так называемый митогенный участок (МУ), который формирует
второй сигнал для В-клеток и тем самым заменяет помощь со стороны Т-клеток;
второй класс (ТI-2) - соединении, в структуре которых имеются повторяющиеся гомологичные эпитопы.

21.

Суперантигены (в основном, микробного происхождения) - могут
неспецифически вызывать поликлональную реакцию.
Вмешиваются в кооперацию АПК и Т-хелпера и нарушают распознавание
«свой-чужой». Следствие - развитие вторичного функционального
иммунодефицита.
Пример: стафилококковый энтеротоксин, белки вирусов Эпштейна—
Барра, бешенства, ВИЧ и др.

22.

Антигены организма человека
С позиций клинической медицины наибольший интерес и важность
представляют
антигены групп крови из числа группоспецифических (аллогенных)
антигенов
антигены гистосовместимости среди индивидуально специфических
(изогенных)
раковоэмбриональные антигены в группе органо- и
тканеспецифических.

23.

Антигены групп крови человека
- легко определяются на мембране эритроцитов, поэтому получили
название «эритроцитарные антигены». На сегодняшний день
известно более 250 различных эритроцитарных антигенов.
Наиболее важное значение имеют
антигены системы АВО
Rh (резус-фактор)
Их необходимо учитывать при проведении гематотрансфузионной
терапии, пересадке органов и тканей, предупреждении и лечении
иммуноконфликтных осложнений беременности и т.д.

24.

Антигены системы АВО
Располагаются на наружной мембране всех клеток крови и тканей
человека, но наиболее выражены на эритроцитах.
В системе антигенов АВО выделяют три варианта антигенов:
антиген Н - базовая молекула,
антиген А - имеет дополнительный
углеводный остаток— М-ацетил-О-галактозу,
антиген В - D-галактозу,
что определяет наличие в популяции
4 групп крови:
0(1), А (II), В (III) и AB(IV).
Групповую принадлежность по системе
антигенов АВО определяют в
реакции агглютинации специфическими
групповыми антисыворотками.

25.

Система резус (Rh) (резус-антигены или резус-факторы)
Синтезируются предшественниками эритроцитов и обнаруживаются
главным образом на эритроцитах.
Выделяют 6 разновидностей этого антигена: D/d, С/с, Е/е.
В зависимости от наличия или отсутствия резус-антигена, в популяции
людей различают две группы:
Rh-положительные
Rh-отрицательные .
Эпитопная плотность антигена на мембране эритроцитов невысока, а его
молекула недостаточно удобна для взаимодействия с антителами.
Поэтому «резус-антигены» определяют на мембране эритроцитов в
реакции непрямой агглютинации (реакция Кумбса).

26.

Антигены гистосовместимости
Обнаруживаются на цитоплазматических мембранах практически
всех клеток макроорганизма. Большая часть из них относится к
системе главного комплекса гистосовместимости, или
МНС (аббр. от англ. Main Hystocompatibility Complex).
Играют ключевую роль в осуществлении специфического
распознавания «свой-чужой» и индукции приобретенного
иммунного ответа.
Определяют совместимость органов и тканей при трансплантации
в пределах одного вида.
У человека МНС был описан в работах Дж.Доссе. Его обозначили
как HLA (аббр. от англ. Human Leukocyte Antigen), так как он
ассоциирован с лейкоцитами.

27.

МНС I класса
Определяют биологическую индивидуальность («биологический
паспорт») и являются маркерами «своего»
Индуцируют преимущественно клеточный иммунный ответ.
МНС II класса
Находятся только на АПК.
Участвуют в гуморальном иммунном ответе.

28.

CD-антигены
(аббр. от англ. Cluster Definition).
Групповые антигены, объединяющие клетки со сходными
морфофункциональными характеристиками или находящиеся на
определенной стадии развития.
Используют для выявления отличий в группах клеток, из которых
наиболее широкое распространение получили
маркеры иммунокомпетентных клеток:
CD3 - экспрессируется на популяции Т-лимфоцитов,
CD4 - характерен для популяции Т-хелперов,
CD8 - характерен цитотоксических Т-лимфоцитов Т-киллеров.
CD19-22 - являются маркерами В-лимфоцитов.
Диагностическое значение
в клинике иммунодефицитных состояний,
в научно-исследовательской работе.
Типирование CD-маркеров осуществляется в серологических реакциях с
использованием моноклональных антител (реакция
иммунофлюоресценции, цитотоксический тест и др.).

29.

Антигены микробов
В структуре микробов определяется несколько
типов антигенов. Принципиальные различия
имеют антигены бактерий, вирусов,
грибов и простейших.
Могут быть общими для отдельных систематических
категорий (антигены, характерные для целых семейств, родов и видов).
Внутри видов могут быть выделены серологические группы (серогруппы),
варианты (серовары) или типы (серотипы).
Используются для получения вакцин и
сывороток, необходимых для диагностики,
профилактики и лечения инфекционных
или аллергических заболеваний, а также
в диагностических реакциях.

30.

Процессы, происходящие с антигеном в
макроорганизме
Пути рапространения антигенов в организме:
с лимфой (лимфогенный путь),
с кровью (гематогенный путь).
Антиген чаще всего фильтруется в лимфатических узлах, а также в
лимфоидной ткани печени, селезенки, легких и других органов, где
вступает в контакт с разнообразными факторами иммунной защиты.

31.

Ответная реакция макроорганизма - инактивация и удаление
(элиминация) антигена.
1 этап - вступают в действие факторы врожденного иммунитета; эта
система не требует длительного времени для активации.
2 этап - если антиген не был инактивирован или элиминирован в течение
4ч, включается система факторов приобретенного иммунитета;
Совокупный эффект всех звеньев и уровней иммунной защиты
макроорганизма направлен на:
связывание и блокирование биологически активных участков
молекулы антигена;
разрушение или отторжение антигена;
полную утилизацию, изоляцию (инкапсуляции) или выведение
остатков антигена из макроорганизма.
Итог - полное или частичное восстановление гомеостаза,
- параллельно формируется иммунная память, толерантность или
аллергия.

32.

СПАСИБО за ВНИМАНИЕ