Основы микробиологии и иммунологии. Понятие об иммунной резистентности человека, 2 часть

1. Группы 112 А,Б,В, 115 А,Б

Основы микробиологии и
иммунологии
Группы 112 А,Б,В,
115 А,Б
МОМК №2, Остапова Т.С., 2016-2017 г.
1

2. Понятие об иммунной резистентности человека, 2 часть

3. Входной контроль

1 вариант
2 вариант
1.
Перечислите три отличительные
особенности иммунной системы:
Классификация иммунитета:
2.
Человек не болеет чумой рогатого
скота или куриной холерой – о
какой форме иммунитета идёт
речь?
3.
Перечислите стадии фагоцитоза:
Данная форма иммунитета возникает
после того, как человек перенес
инфекционную болезнь, скажем,
эпидемический паротит. Как
называется такой иммунитет?
Система комплемента может
действовать тремя различными
способами, перечислите их:

4. Проверим себя:

1 вариант
Проверим себя:
2 вариант
1
Три отличительные особенности иммунной
системы:
1. она распространена по всему телу;
2. ее клетки постоянно циркулируют в
организме через кровоток и межклеточное
тканевое пространство;
3. она обладает способностью вырабатывать
особые молекулы и клетки, различные по
своей специфике в отношении каждого
чужеродного антигена.
Классификация иммунитета:
1) естественный иммунитет:
а) врожденный иммунитет;
б) приобретенный иммунитет;
в) пассивный иммунитет
новорожденных;
2) искусственный иммунитет:
а) активный иммунитет;
б) пассивный иммунитет.
2
Естественный врожденный иммунитет
Естественный приобретенный
иммунитет
3
1) приближение фагоцита к объекту –
положительный хемотаксис; 2) прилипание
микроорганизма к фагоцитам - адгезия; 3)
поглощение (инвагинация) микроорганизмов
фагоцитами и образование фагосомы; 4)
образование фаголизосомы, переваривание и
гибель микроба – киллинг-инактивация.
1) хемотаксис: компоненты
комплемента привлекают
иммунные клетки, которые
фагоцитируют бактерии
2) опсонизация: присоединяются к
бактерии, образуя метки для
фагоцитирующих клеток
3) лизис: МАК

5. План лекции

1.
2.
3.
4.
5.
6.
Антителообразование
Иммунный фагоцитоз
Опосредованный клетками киллинг
Реакции гиперчувствительности
Иммунологическая память
Иммунологическая толерантность

6.

• Несмотря на длительную историю изучения антител
(https://youtu.be/dkXDfBr0hfA), ведущую свое начало со
времен Эмиля Адольфа фон Беринга и Шибасабуро
Китасато, в 1890 г. описавших защитные свойства
антитоксина и показавших, что в крови переболевших
дифтерией или столбняком образуются антитоксины,
которые обеспечивают иммунитет к этим болезням как
самим переболевшим, так и тем, кому такая кровь будет
перелита (после чего был разработан метод лечения
кровяной сывороткой). А также работы Пауля Эрлиха,
назвавшего противомикробные вещества
периферической крови «антителами». Только с 1937 года
— исследований Тизелиуса и Кабата, начинается изучение
молекулярной природы антител. Авторы использовали
метод электрофореза и продемонстрировали увеличение
гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови
иммунизированных животных. Особенности строения
антител начали серьёзно изучаться с конца 50-х годов XX
века.

7. Антитела

• Антитело (АТ) - особый
растворимый белок
(гликопротеин) с
определённой
биохимической структурой.
Это иммуноглобулин (Ig),
который присутствует в
сыворотке крови и других
биологических жидкостях и
предназначен для
связывания антигена.
Он синтезируется
В-лимфоцитами и их потомками
– плазматическими клетками.
Молекула любого
иммуноглобулина состоит из
двух тяжелых и двух лёгких
полипептидных цепей. В ней
различают константные и
вариабельные участки.
Последние и распознают строго
определенный антиген –
структурно соответствующий им
как ключ замку.
Антитела
Как выглядит антитело? Оно похоже на букву Y и
состоит из цепочки аминокислот (как любой белок).
Нижняя часть одинакова у всех антител и
прикрепляется к рецепторам клеток иммунной системы.
А раздвоенный вверх очень вариабельный (очень
разнообразный), потому что служит для связывания
антигенов.

8.

Антитела являются важнейшим фактором
специфического гуморального иммунитета
Антитела используются иммунной системой для идентификации и
нейтрализации чужеродных объектов — например, бактерий и вирусов.
Содержатся в сыворотке крови, лимфе, межклеточной жидкости, ликворе,
молоке, моче, слюне и других биологических жидкостях. В связанном виде
антитела представляют собой мембранные антигенраспознающие
рецепторы В-лимфоцитов.

9. Молекулярное строение антител

• Любой иммуноглобулин состоит из 2 пар полипептидных цепей: двух
тяжелых (Н) и двух легких (L). Тяжелые и лёгкие соединены между
собой попарно с помощью дисульфидных связей: (-S-S-). Н-цепи
определяют класс иммуноглобулинов и имеют 5 доменов (α-, γ-, δ-, εи μ- - альфа, гамма, дельта, эпсилон и мю). L-цепи имеют 2 домена: κи λ- каппа и лямбда.
• Доменом в молекулах иммуноглобулинов называют фрагменты
молекулы, включащающие примерно 110 аминокислотных остатков и
имеющие характерную для этого класса молекул укладку цепи в виде
двух слоев с антипараллельной бета-складчатой структурой, один из
которых построен из трех, а другой - из четырех сегментов.К тяжелым
цепям ковалентно присоединены олигосахариды.
• При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab
-фрагмента и один Fc-фрагмент – ответственный за взаимодействие с
комплементом и его активацию, за связывание с рецепторами на
мембране клеток макроорганизма - фиксироваться на макрофагах,
нейтрофилах и NK-клетках. Область соединения Fab- и Fc- фрагментов
называется - шарнирной областью.

10.

• Каждая цепь в зависимости от расположения в ней аминокислот
содержит в себе два участка: С-домен (константный участок) - имеет
постоянный набор аминокислот, и V-домен (вариабельный участок) который содержит разнообразие последовательностей аминокислот.
• В составе легкой цепи есть по одному С- и V- домену, а в тяжелой
один V - и три-четые C-домена (в зависимости от класса
иммуноглобулина).
• Вариабельные домены легкой и тяжелой цепей образуют
антигенсвязывающий центр (Fab –фрагмент). Таким образом Fabфрагмент включает в себя всю L-цепь и 2 домена тяжелой H-цепи.
• Антигенсвязывающий активный центр(паратоп) комплиментарен
антигенной детерминанте (эпитопу) - этим достигается высокая
специфичность действия иммуноглобулинов. Количество активных
центров определяет валентность иммуноглобулина ( молекула
мономера содержит два активных центра).

11.

12. Иммунохимические характеристики антител

Различают два понятия: аффинность (или аффинитет)
и авидность (или авидитет).
Аффинность — это степень специфического сродства
активного центра к антигенной детерминанте,
Авидность — это степень прочности связывания
молекулы антитела с молекулой антигена.
Чем выше аффинность (степень сpодства), тем
выраженнее и авидитет (пpочность связывания).
Кроме того, авидитет тем сильнее, чем больше
связывающихся центров.
• Валентность
• Идиотип

13.

• Валентность антитела — число активных (Аг-связывающих) центров
антитела. Молекула полного Ig как минимум двухвалентна. Такие
антитела известны как полные антитела; мономеры с меньшей
валентностью — неполные антитела. Выявить неполные антитела
можно при помощи реакции Кумбса — путем использования
«вторых», антииммуноглобулиновых антител.
• В последние годы открыт вид антител, которые выполняют функции
катализаторов биохимических процессов — обладают протеазной или
нуклеазной активностью. Это реликтовые свойства антител. Такие
антитела получили название абзимы.

14.

Кроме различных классов Ig, между молекулами AT существуют аллотипические,
изотипические и идиотипические отличия.
• Аллотипические детерминанты расположены на лёгких и тяжёлых цепях Ig,
генетически детерминированы и строго индивидуальны для каждого
организма. Их образование обусловлено различиями небольших
аминокислотных последовательностей константных участков тяжёлых и
лёгких цепей в результате незначительного полиморфизма генов,
кодирующих их синтез. Аллотипические различия не влияют на
функциональные свойства молекул AT. Аллотипы IgG 1, IgG 2, IgG 3, IgG 4
• Изотипические детерминанты носят видовые признаки и идентичны у всех
представителей одного вида. По их структуре различают классы и подклассы
тяжёлых цепей и варианты лёгких цепей. Образование изотипических
детерминант обусловлено более существенными структурными различиями
в составе цепей, влияющими на функциональные свойства AT. Изотипы IgA,
IgM, IgG, IgD, IgE.
• Идиотипические детерминанты определяют индивидуальную
характеристику конкретного AT и соответствуют его Аг-связывающим
участкам. Все молекулы Ig, продуцируемые отдельным лимфоцитом и его
потомками (то есть клоном плазматических клеток), несут один и тот же
идиотип.

15. Разные классы иммуноглобулинов

В зависимости от строения Н-цепи различают
5 классов (изотипов) иммуноглобулинов

16.

Иммуноглобулины всех изотипов бифункциональны: а)иммуноглобулин
любого типа распознает и связывает антиген, а затем б)усиливает киллинг
и/или удаление иммунных комплексов, сформированных в результате
активации эффекторных механизмов.
Одна область молекулы антител (Fab) определяет её антигенную
специфичность, а другая (Fc) осуществляет эффекторные функции:
связывание с рецепторами на клетках иммунной системы (например,
фагоцитов); связывание с одним из белков системы комплемента для
инициации классического пути активации.

17. Ig G

• Это мономер, может связать 2 молекулы
антигена, активирует комплемент. Класс IgG
классифицируют на четыре подкласса (IgG1,
IgG2, IgG3, IgG4).
• Ig G являются основными антителами при
вторичном иммунном ответе, преобладают в
сыворотке крови – 70-80% всех сывороточных
Ig, свободно проникают в ткани и являются
единственным классом, проходящим через
плацентарный барьер.

18. Ig M

• Состоит из 5 мономеров, имеет большую
молекулярную массу, плохо проникает в ткани.
Имеет 10 антигенсвязывающих центров. 5-10% всех
сывороточных иммуноглобулинов - Ig M. В процессе
иммунного ответа первыми вырабатываются
именно эти антитела (является показателем острой
фазы инфекции). После связывания с антигеном
молекула Ig M изменяет конформацию и
приобретает наибольшую способность связывать и
активировать белки системы комплемента по
классическому пути. Основная функция Ig M –
нейтрализация патогенов (особенно вирусов) в
кровяном русле.

19. Ig A

• Класс IgA подразделяется на два подкласса (IgA1, IgA2).
Встречается в сывороточной и секреторной форме.
Сывороточный Ig A составляет 10-15 % всей фракции
иммуноглобулинов, при этом 80 % молекул Ig A у
человека представлено в мономерной форме.
Основной функцией Ig A является защита слизистых
оболочек дыхательных, мочеполовых путей и
желудочно-кишечного тракта от инфекций: он
активирует комплемент. Секреторный Ig A представлен
в димерной форме (в комплексе с секреторным
компонентом: s-цепь), содержится в слюне, слезах,
молозиве, молоке, отделяемом слизистой оболочки
мочеполовой и респираторной системы; он
препятствует адгезии микробов на эпителий слизистых.
Является основным фактором местного иммунитета
слизистых оболочек ЖКТ, мочеполовой и дыхательной
систем.

20. Ig E

• Ig E еще называют реагинами. В свободном виде в плазме
почти отсутствует. Синтезируются зрелыми В-лимфоцитами и
плазматическими клетками преимущественно в лимфоидной
ткани бронхов, кишечника. Способен осуществлять защитную
функцию в организме от действия паразитарных инфекций,
обуславливает многие аллергические реакции. Механизм
действия IgE проявляется через цитофильность – сродство к
базофилам и тучным клеткам, с последующим
присоединением к ним антигена, вызывая дегрануляцию и
выброс в кровь высоко активных аминов (гистамина и
серотонина — медиаторов воспаления), на чем основано
применение аллергических диагностических проб. Развитие
аллергических реакций.

21. Ig D

• Ig D – трансмембранный рецептор Влимфоцитов. Активирует базофилы,
связывает микроорганизмы, вызывающие
заболевания дыхательных путей.
Составляет около 0,2% от общего
количества циркулирующих
иммуноглобулинов.

22. Нормальные антитела

Антитела, образующиеся в организме без
предварительного
• искусственного введения антигенов,
• естественного заражения микроорганизмами
или другими чужеродными веществами,
вызывающими иммунный ответ
– называют нормальными или естественными.
К нормальным относятся: 1) α- и βизогемагглютинины сыворотки крови человека I
группы; 2) антитела против эритроцитов
животных; 3) естественные АТ против микробов;
4) аутолитические антитела.

23. Моноклональные антитела

• Антитела, специфичные к одному эпитопу и продуцируемые
одним В-клеточным клоном называются моноклональным.
Т.е. моноклональные антитела – антитела, которые
происходят от одного клеточного клона. То есть, у всех них
есть только одна клетка-предшественница. Каждый Влимфоцит способен синтезировать антитела строго
определенной специфичности.

24.

• Когда гуморальное звено иммунитета сталкивается с иммуногеном,
например, столбнячным токсином, начинается продукция множества
антител. Эти антитела различаются между собой, поскольку они
специфичны к разным участкам молекулы антигена, называемым также
антигенными детерминантами, или эпитопами. В некоторых случаях
эпитопы представляют собой непрерывную (линейную)
аминокислотную последовательность небольшого размера (чаще всего
6-8 а/к) в структуре белка-антигена, однако часто эпитопы включают в
себя аминокислотые остатки, которые в линейной структуре белка
отстоят далеко друг от друга, однако сближены в пространстве из-за
трехмерной конформации белковой молекулы (так называемые,
конформационные эпитопы). Для нас важно понимать, что каждое
антитело специфично к одному эпитопу, и что все антитела,
связывающиеся с максимальной афинностью с одним и тем же
эпитопом есть продукт одного клона В-клеток (понятие специфичности
подразумевает связывание антитела с эпитопом антигена с
максимальной для данного антитела афинностью, поскольку антитела
могут связываться и с другими эпитопами, если они похожи по
структуре, но с меньшей афинностью). Таким образом, антитела,
специфичные к одному эпитопу и продуцируемые одним В-клеточным
клоном называются моноклональными.
• В 1984 году Нобелевской премией «за открытие и разработку
принципов выработки моноклональных антител с помощью гибридом»
были награждены авторы данного изобретения - Кёлер и Мильштейн.

25.

Например, столбнячный токсин индуцирует образование целого спектра антител несколькими
клонами В-клеток – это поликлональный антительный ответ. Если выделить и размножить in
vitro один клон В-клеток, то возможно получение моноклональных антител. Для этих целей
используются клеточные гибриды, секретирующие моноклональные антитела – «гибридомы».
Получение моноклональныех антител:
1) иммунизация,
2) получение клеток миеломы,
3) гибридизация иммунных В-клеток с клетками миеломы и селекция,
4)скрининг и исследование свойств полученных антител.
Практическое применение моноклональных антител:
◦ В научных исследованиях (Их можно применять как «иммунологический микроскоп» с
чрезвычайно высоким разрешением – находя мельчайшие различия между клетками.)
◦ В диагностике (Моноклональные антитела из-за высочайшей специфичности, стандартности и
технологичности получения успешно вытесняют и заменяют иммунные сыворотки.)
◦ В терапии (окончание названия препарата –маб, например, Трастузумаб; применяются при
псориазе, рассеянном склерозе, раке, ревматоидном артрите, колите).

26. Полные и неполные антитела

• Деление основано на способности образовывать в реакции
агглютинации или преципитации (in vitro) хорошо различимую глазом
макромолекулярную структуру гигантского иммунного комплекса.
Таким свойством обладают полные антитела. К ним относятся Ig М, а
также некоторые IgA и IgG.
• Неполные антитела лишены такой способности, несмотря на то что
они специфически связываются с антигеном. В связи с этим их еще
называют непреципитирующими или блокирующими антителами.
Причиной этого явления может быть экранирование одного из
антигенсвязывающих центров мономерной молекулы Ig, а также
недостаточное число или малая доступность антигенных детерминант
на молекуле антигена. Выявить неполные антитела можно при
помощи реакции Кумбса - антиглобулиновый тест для определения
неполных антител путём использования вторых,
антииммуноглобулиновых антител.

27.

28.

29. Процесс выработки антител (АТ):

Первичный иммунный ответ: появлению АТ предшествует латентный
(индуктивный) период продолжительностью 3-5 суток. В это время
происходит распознавание антигена и образование клонов
плазматических клеток. Затем наступает логарифмическая фаза,
соответствующая поступлению АТ в кровь; ее продолжительность — 7-15
суток. Постепенно титры АТ достигают пика и наступает стационарная
фаза, продолжительностью 15-30 суток. Ее сменяет фаза снижения титров
АТ, длящаяся 1-6 месяцев.
Вторичный ответ: феномен иммунологической памяти. После антигенной
стимуляции часть В- и Т-лимфоцитов циркулирует в виде клеток памяти.
Особенности вторичного иммунного ответа — высокая скорость
антителообразования, появление максимальных титров АТ и длительное
(иногда многолетнее) их циркулирование. Основные характеристики
вторичного ответа:
• образование АТ индуцируется значительно меньшими дозами Аг;
• индуктивная фаза сокращается до 5-6 ч;
• среди АТ доминируют IgG с большой аффинностью, пик их наступает
раньше (3-5 сут);
• АТ образуются в более высоких титрах и циркулируют в организме
длительное время.

30. Иммунологическая память

31.

• В результате первой встречи запрограммированного
лимфоцита с определенным антигеном образуются две
категории клеток: эффекторные, которые немедленно
выполняют специфическую функцию - секретируют
антитела или реализуют клеточные иммунные реакции, и
клетки памяти, которые циркулируют длительное время.
При повторном поступлении данного антигена они быстро
превращаются в лимфоциты-эффекторы, которые вступают
в реакцию с антигеном. При каждом делении
запрограммированного лимфоцита после его встречи с
антигеном количество клеток памяти увеличивается.
Такая память обеспечивается
предсуществующими
антигенспецифическими клонами как
В-клеток , так и Т-клеток, которые
функционально более активны в
результате прошедшей первичной
адаптации к определенному антигену.

32. Иммунологическая толерантность

• Это явление, противоположное иммунологической памяти.
Открыта в 1953 г. Гашеком и Медаваром. Иммунологическая
толерантность - состояние организма, при котором иммунная
система устойчиво воспринимает чужеродный антиген, как
собственный и не отвечает на него. Толерантность — то есть
неотвечаемость, терпимость. Толерогены: чаще всего
толерогенами (антигенами, индуцирующими не иммунный
ответ, а развитие состояния иммунологической толерантности)
являются полисахариды. Толерантность специфична – т.е.
проявляется только к тому антигену, с которым организм уже
встречался Она м.б. полной или частичной, вырабатываться к
одной какой-либо или ко всем иммунным реакциям. (например,
только отсутствие выработки антител и т.п.) Механизм
толерантности многообразен. Феномен иммунологической
толерантности используется в трансплантологии, а также при
лечении аутоиммунных заболеваний, аллергий и других
иммунопатологических состояний. Применение т.наз.
Иммунодепрессантов.

33. Иммунный фагоцитоз

• Для данного явления необходимо участие
молекул иммуноглобулинов и /или
комплемента. Фагоцит захватывает
иммунные комплексы или
опсонизированные антигены. За счет
явления иммунного фагоцитоза происходит
окончательное удаление антигена из
организма.

34. Киллинг. Клетки-киллеры.

• Клетки-киллеры осуществляют форму иммунного
реагирования, позволяющую уничтожать чужеродные
клетки (наряду с системой комплемента) т.е. проводят
санацию организма от чужеродных,
трансформированных или инфицированных клеток.
• Данную функцию реализуют фагоциты, Т-киллеры, NKклетки (естественные киллеры). Они выбирают
чужеродные клетки, помеченные антителами или с
аномальным HLA (трансплантированные, мутантные,
опухолевые или зараженные вирусами клетки тела, а
также клетки грибов, простейших или гельминтов, ряд
бактерий и т.п.) Киллеры имеют в арсенале вещества,
обладающие цитотоксическим или цитолитическим
действием.

35. Глоссарий:

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Антитело
Тяжелые (Н) полипептидные цепи
Легкие (L) полипептидные цепи
Домен в молекулах иммуноглобулинов
Fab-фрагмент
Fc-фрагмент
Антигенсвязывающий активный
центр(паратоп)
Аффинность (или аффинитет)
Авидность (или авидитет).
Валентность антитела
Аллотипические детерминанты
Изотипические детерминанты
Идиотипические детерминанты
Классы иммуноглобулинов IgA, IgM, IgG,
IgD, IgE (дать краткую характеристику).
Нормальные или естественные антитела
Моноклональные антитела
Полные и неполные антитела
Реакция Кумбса - антиглобулиновый тест
19.
20.
21.
22.
Процесс выработки антител
Иммунологическая память
Иммунологическая толерантность
Иммунный фагоцитоз
Зарисовать
схематически