Протченко П.З. Загальна мікробіологія, вірусологія та імунологія

Подождите немного. Документ загружается.

129

Бета-лізини — антимікробні компоненти плазми, активні щодо

грампозитивної мікрофлори. Х-лізини активні щодо грамнегатив-

ної флори, туберкулостатичний фактор — щодо мікобактерій ту-

беркульозу, інтерферони блокують репродукцію вірусів.

Білки гострої фази — комплекс білків плазми, вміст яких різко

збільшується при інфекційному процесі або ушкодженні тканин.

Це С-реактивний протеїн (важлива діагностична ознака запа-

лення), церулоплазмін та деякі інші. С-реактивний протеїн з’єд-

нується за участю іонів кальцію з мембраною деяких бактерій,

що спричинює активацію комплементу класичним, а не альтер-

нативним шляхом.

Ми зупинилися лише на головних гуморальних факторах не-

специфічного захисту, їх значно більше.

Специфічні фактори гуморального захисту — антитіла.

Функціональна форма — сукупність фізіологічних процесів,

спрямованих на підтримання сталості внутрішнього середовища

організму при його порушенні внаслідок діяльності мікро-

організмів та інших патогенних факторів. Велику роль відіграє

адаптаційний синдром Сельє, підвищення температури тіла (зро-

стає інтенсивність метаболічних процесів, відбувається термо-

інактивація деяких збудників, у першу чергу вірусної природи,

підвищується активність фагоцитозу та діяльність імунної сис-

теми), посилення видільної функції дихальних шляхів, шлунко-

во-кишкового тракту, нирок.

6. НЕСПЕЦИФІЧНІ ФАКТОРИ ЗАХИСТУ

ТА ІМУННА РЕАКТИВНІСТЬ

У табл. 6.2 наводяться основні фактори захисту організму від

інфекційних та неінфекційних чужорідних агентів, які поділяються

на фактори неспецифічного захисту і фактори імунної реактив-

ності.

У таблиці згадано далеко не всі, а тільки головні фактори

захисту організму. Всі шість форм імунної відповіді обговорю-

ватимуться детальніше на наступних лекціях.

У наведеній таблиці перелічені також фактори неспецифіч-

ного захисту організму від інфекційних агентів. Першим бар’є-

ром на шляху патогенного мікроорганізму є шкіра та слизові

оболонки (рис. 6.4).

130

Слід зупинитися ще на одному важливому питанні — про

співвідношення неспецифічних факторів захисту та імунологіч-

ної реактивності.

Важливо чітко зрозуміти, що несприйнятливість до інфекцій-

них захворювань, як і функція імунологічного нагляду над гене-

тичною стабільністю власних клітин організму, забезпечується

спільною дією специфічних і неспецифічних факторів захисту,

тобто механізмами імунологічної реактивності та механізмами

неспецифічної резистентності.

Імунологічна реактивність проявляється специфічною відпо-

віддю організму на антиген. Головне положення імунології —

специфічність імунної відповіді, тобто антитіло або антигенреак-

тивна клітина, сформовані в організмі у відповідь на певний ан-

тиген, можуть реагувати тільки з цим антигеном. Це — закон,

якого неухильно дотримуються в імунології.

Неспецифічні фактори захисту є такими по відношенню до ан-

тигенів, вони рівною мірою спрямовані проти різних речовин і

клітин, відмінність залежить від хімічного складу клітин та здат-

ності їх протистояти дії факторів резистентності організму.

Неспецифічні фактори захисту — це перший бар’єр на шляху

збудника. Звичайно, цей бар’єр є нездоланним для непатогенних

Таблиця 6.2. Фактори захисту організму

Імунна реактивність

1. Синтез антитіл

2. Гіперчутливість негайного

типу (ГНТ)

3. Гіперчутливість уповільненого

типу (ГУТ)

4. Імунологічна пам’ять

5. Імунологічна толерантність

6. Ідіотип-антиідіотипові взає-

модії

Неспецифічні фактори захисту

Непроникність покривів

Бактерицидність покривів

Травні соки

Гідролітичні ферменти

Лізоцим

Пропердин

Бета-лізини, Х-лізини

Туберкулостатичний фактор

Інтерферон

С-реактивний протеїн та ін.

комплемент

фагоцитоз

(беруть участь як у неспецифічному захисті,

так і в імунній реактивності)

131

Рис. 6.4. Бар’єри шкіри та слизових оболонок

Респіраторний тракт

1. Слиз

2. Війковий епітелій

3. Альвеолярні макрофаги

Травний тракт

1. Кислотність шлунка

2. Нормальна мікрофлора

Очі

1. Промивання слізьми

2. Лізоцим

Шкіра

1. Анатомічний бар’єр

2. Антимікробні

секрети

Сечостатевий тракт

1. Промивання сечею

2. Кислотність сечі

3. Лізоцим

4. Молочна кислота

піхви

мікроорганізмів, патогенні мікроби в змозі його подолати. Тоді

включаються імунологічні механізми. Однак це проявляється

пізніше, коли збудник уже спричинив ушкодження в організмі,

іноді таке запізнення є фатальним.

Самі по собі імунні механізми не забезпечують знищення та

виведення з організму патогенного мікроба-збудника. Роль імун-

них механізмів найчастіше полягає у виявленні «чужого» та «по-

значенні» його для механізмів неспецифічного захисту — фаго-

цитозу та комплементу. Роль антитіл в активації фагоцитозу та

комплементу вже розглядалася. Отже, роль імунних механізмів

часто виражається в активації неспецифічних захисних механіз-

мів, які й забезпечують знищення інфекційного агента або чужо-

рідних клітин. Звичайно, участь імунних механізмів у захисті

більш складна та глибока.

132

У зв’язку з викладеним, слід внести ясність у термінологію.

На думку академіка Р. В. Петрова, не можна говорити про «не-

специфічний імунітет», необхідно використовувати термін «не-

специфічна резистентність», «неспецифічний захист», «природ-

на несприйнятливість», «видова несприйнятливість». Викорис-

тання терміна «імунітет», «імунологічний» вказує на специфічний

процес.

Мабуть, з цим можна погоджуватись, проте потрібно пам’я-

тати, що обидва механізми, специфічний і неспецифічний, взає-

мопов’язані та спрямовані, кожний по-своєму, на розв’язання за-

вдань нагляду над генетичною стабільністю внутрішнього сере-

довища організму.

133

ЛЕКЦІЯ VII

АНТИГЕНИ. АНТИТІЛА

1. Антигени. Гаптени

2. Умови антигенності

3. Властивості антигенів

4. Антигени мікробних клітин

5. Антигени тваринних тканин

6. Структура антитіл. Класи імуноглобулінів

7. Природні антитіла

1. АНТИГЕНИ. ГАПТЕНИ

Антиген — речовина або істота з ознаками генетичної чужо-

рідності, здатна спричиняти в організмі імунологічні реакції (син-

тез антитіл, розвиток гіперчутливості негайного типу (ГНТ) і

гіперчутливості сповільненого типу (ГСТ), імунологічної пам’я-

ті, імунологічної толерантності, ідіотип-антиідіотичних взаємо-

дій). Повноцінні антигени (білки, полісахариди, ліпополісахари-

ди, гліко- і ліпопротеїди) здатні не тільки спричинювати синтез

антитіл (АТ), але й реагувати з ними у видимих реакціях.

Необхідна умова антигенності — здатність нести ознаки гене-

тично чужорідної інформації. Для білків — первинна структура,

яка визначається структурою певного гена. Для ліпідів і полісаха-

ридів — опосередкований зв’язок із генами через комплекс фер-

ментів, які синтезують ці речовини і структура яких визначаєть-

ся генами.

Гаптени — неповноцінні антигени, позбавлені здатності само-

стійно спричинювати синтез АТ. Але вони набувають її у поєд-

нанні з повним антигеном (ліпоїди — у суміші з білками або в

хімічному зв’язку, вуглеводи — тільки в хімічному зв’язку) або

внаслідок полімеризації.

Гаптени можуть бути преципітуючими, тобто давати видимі

реакції з антитілами, наприклад, реакцію преципітації — оса-

134

дження розчиненого антигену під дією антитіл. Непреципітуючі

гаптени (напівгаптени) виявляють свої антигенні властивості че-

рез здатність сполучатися з антитілами у невидимій реакції, вна-

слідок чого антитіла перестають давати реакцію преципітації з

повноцінним антигеном. Таку реакцію називають реакцією ін-

гібірування реакції преципітації.

Деякі гаптени (протоантигени) можуть з’єднуватися в орга-

нізмі з білками і тоді набувають антигенних властивостей: важкі

метали (нікель, хром, платина), пеніцилін, стрептоміцин, анілін,

ефірні масла (примулін), динітрофторбензол.

Повноцінний антиген має дві функції — спричинює вироблен-

ня антитіл і реагує з ними у специфічних реакціях. Гаптен не має

функції самостійно спричинювати імунну відповідь, але зберігає

можливість реагувати з антитілом.

2. УМОВИ АНТИГЕННОСТІ

Чужорідність

Поняття чужорідності має генетичний аспект. Чим більша філо-

генетична відстань між представниками різних видів, тим вища

антигенність їхніх речовин між собою. Білки-антигени з однако-

вою біологічною функцією розрізняються менше, ніж речовини з

різними функціями.

Умови генетичної чужорідності не є абсолютними, оскільки

існують автоантигени — антигени власних тканин. Забар’єрні

органи (кришталик ока, тканини статевих органів, мозку та ін.)

відокремлені бар’єром від імунної системи і утримують у нормі

автоантигенні речовини. При травмуванні може відбуватися над-

ходження антигенів із забар’єрних органів у кров і розвиватися

автоагресія імунної системи, тобто ушкоджуюча дія автоантитіл

та автосенсибілізованих клітин на власні тканини організму.

На решту власних антигенів імунна система людини реагує в

особливій формі імунної відповіді — імунологічній толерантності.

Це не просто відсутність відповіді організму на власні антигени,

а й контрольована імунна відповідь на власні антигени. Імунна

система реагує утворенням антитіл та антигенреактивних лімфо-

цитів, специфічних до власних антигенів, синтезом підпорогової

кількості цих продуктів імунної системи. Це — одна з форм ре-

135

гуляції функціонування власних тканин. Отже, умова чужорід-

ності не абсолютна, вона має суттєвий виняток з правила про

чужорідність антигену як необхідну умову виявлення його анти-

генних властивостей.

Достатня молекулярна маса

Щоб проявити повноцінні антигенні властивості, білок пови-

нен мати молекулярну масу понад 10 000 Д. Велика молекулярна

маса необхідна для ефективного включення клітин імунної сис-

теми в імуногенез шляхом зв’язування кількох клітинних рецеп-

торів. При застосуванні стимуляторів можливо отримати анти-

тіла до речовин з меншою молекулярною масою: до інсуліну

(6 кД), глюкагону (3,8 кД), вазопресину (1 кД).

Для антигенності полісахаридів необхідна ще більша моле-

кулярна маса — сотні тисяч дальтон.

Навіть низькомолекулярні речовини виявляють свої антигенні

властивості у поєднанні з повноцінним антигеном, який назива-

ють шлепером (нім. Schlepper — провідник).

3. ВЛАСТИВОСТІ АНТИГЕНІВ

Антигенність — властивість викликати імунну відповідь. За-

лежить від молекулярної структури (жорсткість молекули, обу-

мовлена ароматичними амінокислотами). Желатин має велику

молекулярну масу, але містить переважно аліфатичні амінокис-

лоти (ациклічні), тому він низькоантигенний. Введення в моле-

кулу желатину ароматичних амінокислот підвищує його анти-

генність. Сироватковий альбумін менш антигенний, ніж сиро-

ватковий гаммаглобулін, це залежить від різниці в молекулярній

масі і структурі цих білків.

Імуногенність — властивість спричинити розвиток несприй-

нятливості до інфекційного захворювання. Це поняття викорис-

товується для характеристики мікробних антигенів, які входять

у вакцинні препарати. Наприклад, суспензія мертвих паличок

дифтерії має високу антигенність, але низьку імуногенність. Вве-

дення такої суспензії не утворює несприйнятливості до дифтерії.

Тим часом знешкоджений формаліном дифтерійний токсин (ана-

токсин), який має невисокі антигенні властивості, утворює при

введенні в організм людини ефективний імунітет до дифтерії.

136

У бактерій виділяють так звані протективні антигени, які

забезпечують створення ефективного імунітету. Необхідно,

щоб вакцини містили протективні антигени відповідного збуд-

ника.

Специфічність антигену зумовлена антигенними детермінанта-

ми його молекули. Специфічність антигену визначає його унікаль-

ність, відміну від іншого антигену, як щодо здатності спричини-

ти синтез специфічних до себе антитіл, так і щодо здатності спе-

цифічно реагувати тільки з антитілами до цього антигену.

Антигенна детермінанта (епітоп) — це ділянка молекули анти-

гену, яка обумовлює його специфічність, відмінність від інших

антигенів у імунологічних реакціях.

Епітопи мають конформаційну природу, тобто існує залежність

епітопу від конформації молекули антигену, тому епітоп може

бути утворений амінокислотами, що знаходяться далеко одна

від одної у пептидному ланцюгу. За рахунок конформаційних

процесів ці амінокислоти опиняються поруч і утворюють епітоп.

При денатурації молекули антигену порушується її конформація

та змінюється антигенна структура. Антигенна детермінанта

звичайно складається з 3–5 амінокислотних залишків.

Антигени строго специфічні, кожний може реагувати тільки

з антитілом до цього антигену, але не з антитілами проти іншого

антигену. Однак, молекула антигену може вміщувати не одну

антигенну детермінанту, а кілька — від однієї до кількох де-

сятків в одній молекулі. Це обумовлює полівалентність антиге-

ну та його здатність одночасно реагувати з кількома молеку-

лами антитіл.

Існують перехресно реагуючі антигени, тобто такі, які можуть

реагувати з антитілами, що були вироблені проти іншого анти-

гену. Це не суперечить головній аксіомі імунології — специфіч-

ності взаємодії антитіла з антигеном. Різні природні антигени

можуть мати антигенні детермінанти, за якими вони розрізня-

ються, та антигенні детермінанти, однакові у різних мікроор-

ганізмів, рослинних і тваринних білків та полісахаридів. Мож-

ливість наявності різних антигенних детермінант в одній моле-

кулі антигену, а також однакових антигенів у складі різних мікро-

організмів забезпечує здатність молекулярного або корпускуляр-

ного антигену реагувати з антитілами різної специфічності. Пе-

рехресні реакції відіграють важливу роль в імунітеті й повинні

враховуватися при визначенні виду мікроорганізму за його ан-

тигенами.

137

4. АНТИГЕНИ МІКРОБНИХ КЛІТИН

Антигенні властивості мають білки, полісахариди, ліпополі-

сахариди бактерій. У складі бактерій розрізняють антигени гру-

пові (спільні для кількох видів бактерій), видові (характерні тільки

для певного виду), варіантні (за якими групи штамів розрізня-

ються всередині виду), штамоспецифічні (специфічні тільки для

окремих штамів).

У бактеріальній клітині виділяють соматичні О-антигени, джгу-

тикові Н-антигени, оболонкові, або капсульні К-антигени (рис. 7.1).

Соматичні антигени, хоча й називаються антигенами тіла

мікроорганізму, але містяться в оболонці бактерій. За хімічною

природою вони ліпополісахариди, термостабільні, можуть не

втрачати антигенних властивостей після прогрівання при 100 °С

протягом двох годин. Як правило, бактерії містять кілька О-ан-

тигенів водночас.

Протективні антигени — це антигени, здатні спричинювати в

організмі утворення ефективного протиінфекційного імунітету

(наприклад, антигени збудників чуми, сибірки, кашлюку, бруцел).

Деякі збудники не містять активних протективних антигенів, із

таких мікроорганізмів існуючими засобами поки що не вдається

створити ефективну профілактичну вакцину (наприклад, збуд-

ник гонореї).

Антигенна структура бактерій має велике значення для іден-

тифікації виділених чистих культур бактерій, тому що визначен-

K-antigen

H-antigen

O-antigen

Рис. 7.1. Антигенна структура

бактерій

ня антигенів бактерій за на-

слідками реакцій з імунними

сироватками використовуєть-

ся при ідентифікації виділеної

чистої культури не тільки до

виду, а й до серологічного ва-

ріанта.

Серовари мікроорганізмів

— варіанти мікроорганізмів,

які розрізняються за антиген-

ною структурою всередині

виду.

Наприклад, збудник боту-

лізму може мати 7 серологіч-

них варіантів (сероварів), при-

чому кожний із них утворює бо-

138

тулінічний токсин, який відрізняється антигенною структурою

від інших сероварів. Це має велике практичне значення, оскіль-

ки для лікування ботулізму використовується імунна сироватка,

яка містить антитіла проти відповідного антигенного варіанта

токсину. Тільки деякі серовари кишкової палички є причиною

спалахів коліентеритів у дітей.

5. АНТИГЕНИ ТВАРИННИХ ТКАНИН

Ми будемо вивчати переважно антигени людини. Розрізня-

ють три основних групи антигенів тваринних тканин: видові ан-

тигени, антигени еритроцитів та антигени ядерних клітин.

Видові антигени характерні для біологічного виду, у людини

вони представлені сироватковими білковими антигенами. У си-

роватці крові людини виявляють близько 16 різних антигенів. У

судовій медицині, наприклад, використовують виявлення цих

антигенів для визначення видової належності плям крові або

інших біологічних рідин.

Антигени еритроцитів — глікопротеїни (ізоантигени). За цими

антигенами люди розрізняються у межах виду на окремі групи.

Відомо понад 100 еритроцитарних антигенів, які об’єднуються в

19 ізоеритроцитарних систем. За цими антигенами усі люди поді-

ляються за чотирма групами крові системи АВ0, представники

кожної з них можуть бути резус-позитивними або резус-негатив-

ними. Ізоантигени еритроцитів систем АВ0 та Rh (резус-антиге-

ни) мають велике значення при переливанні крові.

Антигени ядерних клітин є також глікопротеїнами клітинних

мембран. Їх називають HLA (англ. Human leucocyte antіgens — лей-

коцитарні антигени людини). На практиці для визначення антиген-

ної структури тканин донора та реципієнта при пересадженнях

органів визначають саме антигени лейкоцитів. Вони є головним

комплексом сумісності (гістосумісності) (ГКС, або англ. — MHC).

Антигени ГКС представлені на мембранах усіх ядерних клітин.

Існує два класи HLA. HLA класу І складаються з двох полі-

пептидних ланцюгів з різною молекулярною масою (α-ланцюг з

молекулярною масою 44 кДа, β-ланцюг — 11,6 кДа). Основна

біологічна роль цих антигенів — позначення для імунної систе-

ми «свого», який не підлягає атаці. НLA І класу ділять на А, B і

C. За даними ВООЗ 1980 р., налічують 20 антигенів HLA — А,

42 антигени HLA — В та 8 антигенів HLA — С. Ці антигени