Лекция 3 Формы иммунного ответа. Антителообразование, иммунологическая память, иммунологическая толерантность.
1. Антитела и антителообразование:
а) природа и функции антител;
б) строение антител;
в) антигенность антител;
г) механизм взаимодействия антитела с антигеном;
д) структурно-функциональные особенности иммуноглобулинов класса G, M, A, E, D, рецепторные иммуноглобулины, нормальные антитела, моноклональные антитела, полные и неполные антитела, др. виды антител.
2. Иммунологическая память.
3. Иммунологическая толерантность.
Основные формы иммунного реагирования: антителообразование, иммунный фагоцитоз, опосредованный клетками киллинг, р-ции гиперчувствительности, формирование иммунологической памяти и иммунологической толерантности.
Антитела и антителообразование.
а) Природа и функции антител.
Одна из форм реагирования иммунной системы на внедрение в организм антигена – синтез антител, т.е. белков-иммуноглобулинов, специфически реагирующих с антигенами. На их долю приходится 15-25% белков сыворотки крови или 10-20 г/л. Обозначают символом Ig. Антитела синтезируются В-лимфоцитами и их потомками – плазматическими клетками. Иммуноглобулины существуют в форме циркулирующих антител или рецепторных молекул на ИКК, а также в форме патологических белков. Циркулирующие антитела подразделяются на сывороточные и секреторные. К антителам относятся белки Бенс-Джонса, являющиеся фрагментами молекулы иммуноглобулина (синтезируются при миеломной болезни).
В силу высокой специфичности антитела используют длядиагностики, профилактики и лечения соматических и инфекционных болезней, на их основе созданы иммунобиологические препараты (лечебные и диагностические сыворотки, диагностикумы и др.).
б) Строение антител.
Иммуноглобулины являются гликопротеинами. При t>60* денатурируют. По своим свойствам и функциям подразделяют на 5 классов: IgG, IgM, IgA, IgE и IgD. Специфически связываясь с антигенами, антитела осуществляют маркирование антигена, инактивацию токсинов и др. биологически активных молекул, участвуют в опсонизации антигена, лизисе клеток, фагоцитозе, в реакции ГЗТ, являются рецепторами для антигена на поверхности В-лимфоцитов.
Молекула Ig состоит из 2 тяжелых H (550-660 аминокислотных остатков, м.м. 50000) и 2 легких L (220 аминокислотных остатков, м.м 20000-25000) полипептидных цепей. Тяжелые и легкие цепи связаны между собой попарно дисульфидными связями – S-S-.
в) Антигенность антител.
Как и всякий белок, иммуноглобулин обладает антигенностью и выраженной иммуногенностью. В молекуле иммуноглобулина выделяют 4 типа антигенных детерминант:
- видовые детерминанты – характерны для всех особей данного вида, по ним можно идентифицировать видовую принадлежность антител;
- изотипические детерминанты – групповые, служат для дифференцировки иммуноглобулинов на 5 классов: IgG, IgM, IgA, IgE и IgD;
- аллотипические детерминанты – индивидуальные, присущие данному организму;
- идиотипические детерминанты – отражают особенности строения антигенсвязывающего центра молекулы иммуноглобулина.
г) Механизм взаимодействия антитела с антигеном.
С антигеном взаимодействует не вся молекула иммуноглобулина, а лишь небольшой участок – антигенсвязывающий центр, или участок паратоп, который локализован в Fab-фрагменте (это фрагмент супервариабельных H или L-цепей, связывающийся с антигеном). Антитело взаимодействует не со всей молекулой антигена, а лишь с её определенной антигенной детерминантой.
Взаимодействия антиген- антитело можно изобразить уравнением
АГ + АТ↔ ИК (иммунный комплекс)
Важное значение имеют особенности антител и антигена, а также условия взаимодействия их.
Антитела должны обладать аффинностью и авидностью.
Аффинность характеризует уровень сродства антитела к испытуемому антигену, степень совпадения (комплементарности) конфигураций антигенсвязывающего центра и антигенной детерминанты (подобно ключу в замочной скважине). Чем выше их комплементарность, т.е. чем больше они подходят друг к другу, тем больше образуется межмолекулярных связей и тем выше будет устойчивость ИК. Иммунный комплекс, образованный низкоаффинными антителами, неустойчив и быстро распадается на исходные компоненты.
Авидность – характеризует прочность связывания антитела и антигена, определяется аффинностью и числом антигенсвязывающих центров. При равной аффинности наибольшей авидностью обладают антитела класса М, т.к. они имеют 10 антигенсвязывающих центров, т.е. десятивалентны.
Эффективность взаимодействия антитела с антигеном зависит от пространственной доступности антигенной детерминанты для антигенсвязывающего центра молекулы иммуноглобулина и числа эпитопов в составе молекулы антигена, а также от условий реакции (ph, солевой состав, t).
д) Структурно-функциональные особенности иммуноглобулинов.
Иммуноглобулины разных классов построены из одних и тех же элементов, о которых уже говорилось. Наиболее характерные особенности различных изотопов Ig в табл. 9.3 (стр. 217).
Ig G – иммуноглобулин класса G. Изотоп G составляет 70-80% всех сывороточных иммуноглобулинов крови, 50% содержится в тканевой жидкости. Содержание в крови человека 12 г/л. Период полураспада – 25 сут. Валентность его 2, т.е. может связать 2 молекулы антигена, молекулярная масса – 150 кДа, конс. сед. – 7S.
Различают подтипы G1, G2, G3 и G4. Ig G синтезируется В-лимфоцитами и плазматическими клетками, хорошо определяется в сыв. крови при первичном и вторичном иммунном ответе.
Ig G обладает высокой аффинностью, связывая комплемент, участвует в развитии аллергических реакций I типа (т.е. анафилаксии), обеспечивает гуморальный иммунитет новорожденного в первые 3-4 мес. после рождения, выделяется в секрет слизистых оболочек.
Ig M, молекулярная масса 900 кДа – самая крупная молекула из всех иммуноглобулинов, валентность 10, конст. сед.- 19 S, различают подтипы М1 и М2. Период полураспада 5 суток. Кол-во в сыв. крови ~ 1г/л, синтезируется предшественниками и зрелыми В-лимфоцитами; первым синтезируется в организме новорожденного.
Ig M обладает высокой авидностью, связывает комплемент, участвует в формировании сывороточного и секреторного гуморального иммунитета.
Ig A существует в сывороточной и секреторной формах.
Сывороточный Ig A – составляет 10-15% всех сывороточных иммуноглобулинов, в сыворотке крови содержится 2,5 г/л; период полураспада 6 дней. Двухвалентный, т.е имеет два антигенсвязывающих центра, молекулярная масса 160 кДа, конст. сед. 7S, синтезируется В-лимфоцитами и плазматическими клетками; высоко аффинный, может быть неполным антителом (т.е. в РА и РП не связываются с антигеном), не связывает комплемент.
Секреторный Ig A – 4 или 6-валентный, молекулярная масса 350кДа, конст. седим. 13 S и выше, основной фактор местного иммунитета слизистых оболочек ЖКТ, мочеполовой системы и респираторных органов, предшествует адгезии микробов на эпителиальных клетках и генерализации инфекции в слизистых оболочках; синтезируется В-лимфоцитами, активирует комплемент и фагоцитоз в слизистых оболочках.
Ig E – содержится в сыворотке крови всего 0,0025 г/л, молекулярная масса~190 кДа, конст. сед. 8S, синтезируется В-лимфоцитами и плазматическими клетками в основном в лимфоидной ткани бронхов и ЖКТ, не связывает комплемет, не проходит через плацентарный барьер, обладает тропностью к специфическм рецепторам тучных клеток и базофилов, участвует в развитии аллергической реакции I типа (анафилактический) и иммунного воспаления.
Ig D - содержится в сыворотке крови ~ 0,03г/л, молекулярная масса 185 кДа, конст. седим. 7S, не связывает комплемент, не проходит через плаценту, является рецептором предшественников В-лимфоцитов.
Рецепторные иммуноглобулины – располагаются на ЦПМ В-лимфоцитов, являются специфическими рецепторами для антигенов.
Нормальные антитела – в сыворотке крови человека всегда есть базальный уровень иммуноглобулинов, которые называются нормальными или естественными антителами. Это изогемагглютинины, направленные против эритроцитарных антигенов групп крови (система АВО), бактерий кишечной группы, кокков и некоторых вирусов. Нормальные антитела образуются без антигенной стимуляции. Они свидетельствуют о готовности организма к иммунному реагированию или о контакте в далеком прошлом с антигенами.
Моноклональные антитела – антитела, синтезируемые и секретируемые одним клоном антителообразующих клеток, т.е. клеток, генетически идентичных, происходящих из одного и того же зрелого В-лимфоцита. В естественных условиях моноклональные антитела получить невозможно из-за того, что на одну и ту же антигенную детерминанту одновременно реагирует до 100 незначительно различающихся антигенной специфичностью клонов В-лимфоцитов, это поликлональные антитела.
Моноклональные антитела можно получить используя методику получения клеточных гибридов – гибридом. Суть её заключается в том, что гибридные клетки можно получить путем слияния иммунных В-лимфоцитов с миеломной (опухолевой) клеткой – такие клетки получили название гибридом. Гибридомы хорошо размножаются на искусственных питательных средах и в организме животных и неограниченно продуцируют антитела.
Гибридомные моноклональные антитела используют при создании диагностических и лечебных иммунобиологических препаратов.
Полные и неполные антитела.
Полные антитела (in vitro) дают реакции агглютинации и преципитации (Ig M).
Неполные – не дают РА и РП.
Выявляют неполные антитела в реакции Кумбса.
Другие виды антител:
- тепловые антитела – взаимодействуют с антигеном при t 37°С;
- холодовые антитела – при t 4-10°С.
Комплементсвязывающие антитела активируют комплемент по классическому пути, есть и комплементнесвязывающие.
Каталитически активные антитела – абзимы.
Получены белки со свойствами антител:
-одноцепочечные – антитела проявляют блокирующее действие;
- бифункциональные антитела направленного действия;
- иммунотоксины – гибрид токсина и иммуноглобулинов.
Синтезируются живыми биологическими системами.
Имеют большое будущее, будут использовать для иммунодиагностики, профилактики и лечения инфекционных, онкологических, аллергических и др. болезней.