Annonsering på portalen

Antigena determinanter och deras struktur. Antigen determinant. Animaliska och mänskliga antigener

Den specifika delen av ett antigen eller hapten som reagerar med immunsystemet kallas en antigen determinant eller epitop. Det är vanligtvis en liten del av en molekyl och består ofta av endast ett fåtal (fyra till åtta) aminosyror eller sockerrester. En antigen molekyl kan bära flera olika epitoper, var och en med en karakteristisk, styvt fixerad konfiguration, som bestäms av den primära, sekundära eller tertiära strukturen hos molekylen. Dessa olika antigena determinanter känns igen separat av immunsystemet, och antikropparna som syntetiseras interagerar endast med en enda epitop (dvs. de är specifika).

Typer av antigener

A. Externa antigener: antigener kan vara externa, det vill säga komma in i kroppen utifrån; de inkluderar mikroorganismer, transplanterade celler och främmande partiklar som kan komma in i kroppen via matsmältningen, inandning eller parenteral väg.

B. Inre antigener: interna antigener uppstår från skadade molekyler i kroppen (till exempel när de kombineras med en hapten, under partiell denaturering av sina egna molekyler eller under celltransformation under uppkomsten av en tumör), som känns igen som "främmande".

B. Latenta antigener: vissa antigener (till exempel nervvävnad, linsproteiner och spermier) är anatomiskt separerade från immunsystemet av histo-hematiska barriärer även i tidiga skeden av embryogenesen, därför uppstår inte tolerans mot dessa molekyler och deras inträde i blodomloppet i postnatal period kan leda till ett immunsvar. Immunologisk reaktivitet mot förändrade eller dolda självantigener förekommer vid vissa autoimmuna sjukdomar.

Antigenigenkänning

För att ett immunsvar ska utvecklas måste externa antigener först kännas igen av immunsystemet. Igenkänningsmekanismer är inte väl förstådda, de beror på arten (typ) av antigenet, hur det kommer in i kroppen, etc. Det optimala immunsvaret mot det största antalet antigener inträffar först efter interaktionen av antigenet med makrofager, T- och B-lymfocyter (Fig. 10.1). Makrofagen spelar sålunda en roll i cellen som "bearbetar" antigenet. Dendritiska retikulära celler i lymfoida folliklar och interdigiterande retikulära celler i paracortex av lymfkörtlar anses också vara specialiserade makrofager anpassade för att ”bearbeta” antigener för B- respektive T-celler (se nedan).

"Bearbetning" består i det faktum att antigenet som absorberas av makrofagen återigen visas på dess yta i kombination med MHC-molekylen (Major Histocompatibility Complex - det huvudsakliga histokompatibilitetskomplexet).


Receptorer för antigener på T-celler känner igen antigen-MHC-molekylkombinationen på makrofagen, vilket resulterar i T-cellsaktivering och frisättning av olika lymfokiner (tabell 10.3). T-hjälpare känner igen antigenet i komplex med MHC klass II-molekylen och T-suppressorer - med MHC klass I-molekylen. En typisk form av B-cellsaktivering (T-cellsberoende) inkluderar dess interaktion med både makrofager och T-celler. B-celler känner igen vissa polyvalenta antigener direkt (T-cellsoberoende antigener).

DEN CELLULÄRA GRUNDEN FÖR IMMUNSVARET

Lymfoidsystemet

Immunsvaret utförs av kroppens lymfoida system, som är uppdelat i centrala och perifera organ för immunogenes.

Centrala organ för immunogenes

Till centrala myndigheter Immunogenes inkluderar tymus och benmärg, i vilka de initiala, semi-stamlymfoida cellerna uppstår i prenatalperioden (under denna period uppstår mångfald och tolerans). Man tror att hos människor kommer den slutliga utvecklingen av mångfald och tolerans att slutföras inom några månader efter födseln).

Perifera organ för immunogenes

Immunogenesens perifera organ inkluderar lymfkörtlarna, mjälten, Pirogov-Waldeyer-ringen (tonsiller i svalget) och lymffolliklarna i tarmväggarna, i vilka mogna lymfocyter som svarar på antigen stimulering ackumuleras.

Perifert blod innehåller också lymfocyter. Cirkulerande lymfocyter utgör en pool av celler som kontinuerligt utbyts med celler i den perifera lymfoida vävnaden.

LYMFOCYTER

Lymfocyter bildas i embryonalperioden från lymfoidgrodden i benmärgen. Lymfocyter kan klassificeras utifrån var de utvecklas: 1) T-lymfocyter (tymusberoende) utvecklas i tymus och 2) B-lymfocyter som utvecklas utanför tymus. B-lymfocyter utvecklas hos fåglar i påsen av Fabricius ( bursa- påse, därav termen "B-celler"); den funktionella motsvarigheten hos människor är fostrets lever eller benmärg.

Inaktiva små lymfocyter - celler cirka 8-10 mikron i diameter, med en liten mängd cytoplasma och en sfärisk kärna som upptar nästan hela cellen. Kärnan innehåller kondenserat kromatin som verkar starkt basofilt på normala objektglasfläckar. Alla inaktiva populationer av lymfocyter är morfologiskt lika varandra och kan endast särskiljas med immunologiska och immunomorfologiska metoder (tabell 10.1).

T-lymfocyter (T-celler)

A. Fördelning av T-celler i kroppen: T-lymfocyter har sitt ursprung i den embryonala tymusen. I den postembryonala perioden efter mognad sätter T-lymfocyter sig i T-zoner av perifer lymfoid vävnad. Dessa zoner inkluderar:

Parakortikal zon av lymfkörtlar och utrymme mellan lymfoida folliklar (70% av lymfocyterna i lymfkörtlarna är T-lymfocyter);

Periarteriella zoner av lymfoida folliklar i den vita massan av mjälten (40% av mjältlymfocyterna är T-celler).

T-lymfocyter cirkulerar kontinuerligt och aktivt mellan perifert blod och perifer lymfoidvävnad. 80 till 90 procent av perifera blodlymfocyter är T-celler.

B. T-cellstransformation: Efter att ha stimulerats (aktiverats) av ett visst antigen, omvandlas T-lymfocyter till stora, aktivt delande celler, så kallade transformerade T-lymfocyter, eller T-immunoblaster, från vilka den verkställande länken av T-celler sedan uppstår. T-immunoblaster är 15-20 mikrometer i diameter, med en stor volym cytoplasma och en oregelbunden kärna med lätt kromatin och nukleolus; kärnan är belägen i mitten av cellen. T-immunoblaster kan endast särskiljas från B-immunoblaster genom immunomorfologiska metoder. Effektor T-lymfocyter liknar morfologiskt inaktiva små lymfocyter och kallas ofta för sensibiliserade, cytotoxiska eller dödande T-celler.

Denna process av T-cellstransformation utgör utvecklingsstadiet (amplifiering) av immunsvaret (Fig. 10.1), under vilket flera T-celler som bär receptorer som känner igen ett visst specifikt antigen bildar ett flertal kloner av exekutiva T-celler som är aktiva mot densamma. antigen i sig, eftersom de har motsvarande receptor. Den fullständiga processen för T-cellsaktivering börjar när makrofager fångar upp antigenet och genom en mekanism som ännu inte är väl förstådd "bearbetar" antigenet och återexporterar det till cellytan i samband med MHC-molekyler innan de interagerar med T-cellen . Igenkänning sker endast när T-cellen bär en specifik receptor som kan känna igen antigen-MHC-molekylkomplexet.

B. Funktioner hos effektor-T-celler: effektor-T-celler spelar en viktig roll i tre immunsystemfunktioner:

Cellulär immunitet;

Reglering av B-cellsaktivitet;

Överkänslighetsfördröjd (IV) typ.

1. Cellulär immunitet: innehåller två huvudaspekter:

- cytotoxiska celler som bär ytantigener orsakar direkt cellskada (cytotoxiska eller mördarceller). Direkt cytotoxicitet observeras i det immunologiska svaret på antigener på ytan av neoplastiska celler, transplanterade vävnader och virusinfekterade celler. Cytotoxiska T-celler orsakar möjligen lys genom porbildning i de cytoplasmatiska membranen hos antigenpositiva celler.

- Lymfokinproduktion: Executive T-celler spelar en avgörande roll för att forma immunsvaret genom att producera lösliga proteiner (lymfokiner) som reglerar funktionen hos vissa celler, såsom makrofager och andra lymfocyter (tabell 10.3).

2. Reglering av B-lymfocytaktivitet: två viktiga undertyper av T-lymfocyter är involverade i regleringen av B-lymfocytfunktionen.

Hjälpar-T-celler (CD4-antigenpositiva) hjälper till med aktivering och transformation av B-lymfocyter och vid syntes av immunglobuliner. Suppressor T-celler (CD8-antigenpositiva) hämmar B-cellsaktivering och reglerar immunglobulinsyntesen. Hjälpar- och suppressor-T-celler utövar också liknande reglerande inverkan på cellulär immunitet. Emellertid kan en subtyp av CD4-positiva "hjälparceller" utöva en rent suppressiv effekt genom att stimulera CD8-positiva suppressorceller. Det normala förhållandet mellan hjälpar-T-lymfocyter och suppressor-T-lymfocyter (CD4/CD8-förhållande) i perifert blod är 0,9-2,7, med små variationer vid mycket ung och mycket hög ålder. Detta förhållande kan reduceras kraftigt vid vissa sjukdomar, inklusive immunsupprimerade tillstånd, IV-överkänslighet (fördröjd typ) och HIV-infektion.

D. Morfologisk identifiering av T-lymfocytsubpopulationer: T-lymfocyter och deras subtyper är morfologiskt omöjliga att skilja från varandra eller från B-lymfocyter och kännetecknas av närvaron av antigener som fungerar som immunologiska markörer. Dessa antigener kan detekteras av specifika monoklonala antikroppar (tabell 10.1). Användningen av dessa antikroppar i den immunfluorescerande eller immunoperoxidasmetoden gör det också möjligt att bestämma lokaliseringen av olika T-subpopulationer av lymfocyter i den lymfoida vävnaden. Genetiska metoder som detekterar omarrangemang av T-cellsreceptorgener hjälper också till vid identifieringen av T-celler. Andra metoder, som E-rosetttestet, håller på att bli föråldrade.

B-lymfocyter

A. Fördelning av B-celler i kroppen: B-lymfocyter utvecklas i den funktionella motsvarigheten till fågelns bursa av Fabricius (troligen i däggdjurets embryonala benmärg) genom en komplex process som inkluderar reproduktion och indelning i klasser. B-lymfocyterna distribueras sedan av blodomloppet till B-regionen av den perifera lymfoida vävnaden. Dessa områden inkluderar: 1) reaktiva (sekundära eller germinala) centra i folliklarna och bihålorna i lymfkörtlarnas medulla (30 % av lymfocyterna i lymfkörtlarna är B-celler); 2) reaktiva centra i folliklarna i den vita massan av mjälten (40 % av mjältlymfocyterna är B-celler). Termen "primär follikel" används för att hänvisa till ackumulering av B-celler i lymfkörtlarna eller mjälten som inte visar proliferativ aktivitet. Liksom T-celler cirkulerar även B-celler ständigt mellan lymfoid vävnad och perifert blod, men mindre aktivt. B-celler utgör 10-20 % av Totala numret perifera blodlymfocyter.

B. Transformation av B-celler: efter stimulering med ett specifikt antigen omvandlas B-lymfocyter till plasmaceller. Denna process fortsätter i etapper, med bildandet av ett antal mellanformer som bildar follikelns reaktiva (groende) centrum. Plasmaceller syntetiserar immunglobuliner (antikroppar) som är specifika för antigenet. Bildandet av cirkulerande antikroppar specifika för antigener är grunden för förvärvad immunitet, kallad humoral immunitet.

B. Morfologisk identifiering av B-celler: Plasmaceller är effektor (executive) B-celler. Plasmaceller har en karakteristisk morfologisk struktur (tabell 10.2). Plasmaceller är 12-15 mikron i diameter, basofil cytoplasma (basofili på grund av närvaron av en stor mängd RNA som krävs för syntesen av immunglobuliner), där Golgi-zonen finns, synlig som ett blekt område beläget bredvid kärnan , belägen excentriskt; kromatin i kärnan ligger i form av stora klumpar längs periferin (i form av ett "vagnhjul" eller "ratt"). Immunglobuliner kan detekteras i cytoplasman med immunologiska metoder.

Andra B-lymfocyter kan endast identifieras med immunologiska, immunomorfologiska och genetiska metoder. Immunfluorescerande eller immunoperoxidasmetoder som använder antikroppar mot humant immunglobulin detekterar närvaron av ytimmunoglobulin (på mogna B-celler) och cytoplasmatiskt immunglobulin (i plasmaceller). Specifika monoklonala antikroppar som reagerar med B-celler används också (tabell 10.1). Genetiska metoder som upptäcker närvaron av omarrangerade immunglobulingener kan också hjälpa till att identifiera B-lymfocyter.

Nollceller (NK-celler och K-celler)

"Null"-celler är en heterogen grupp av lymfocyter som inte har förmågan att bilda E-rosetter (ett immunologiskt test som tidigare användes för att identifiera T-lymfocyter) och som inte bär på ytimmunoglobulin (därav omärkta eller "nolla" celler) . Denna grupp inkluderar några celler som tydligt är T- eller B-celler, vilket nyligen har bevisats med genetiska metoder och genom metoden för monoklonala antikroppar, men beteckningen på dessa celler har bibehållits. Nollcellpopulationen består av T- och B-celler som befinner sig i de tidiga stadierna av differentiering, innan ett stort antal markörer uppträder på deras yta. "Null" celler utgör 5-10% av alla perifera blodlymfocyter.

Vissa "nolla" celler har cytotoxisk aktivitet och kallas naturliga mördarceller (NK); de kan förstöra vissa främmande celler, även om kroppen aldrig har träffat detta antigen. Andra (kallade K-celler) är involverade i förstörelsen av celler med hjälp av antikroppar (antikroppsberoende cellmedierad cytotoxicitet (ADCC)).

Det finns bevis för att aktiviteten som NK-celler och K-celler uppvisar är 2 olika funktioner av samma celltyp. NK-celler kan spela en skyddande roll i tumörprocessen genom att eliminera potentiellt neoplastiska celler.

MAKROFAGER (blodmonocyter och vävnadshistiocyter)

A. Fördelning i kroppen: makrofager skiljer sig från lymfocyter, men spelar också en viktig roll i immunsvaret, både som antigenbearbetande celler när ett svar inträffar, och som fagocyter som en verkställande länk. I blodet kallas de för monocyter; i vävnader - av histiocyter eller vävnadsmakrofager. En studie av hematopoiesis i benmärgen hos djur och människor har fastställt att alla makrofager härrör från monocytprekursorer i benmärgen. Makrofager finns i alla kroppens vävnader (histiocyter), såväl som i lymfkörtlarna, där de finns både diffust och fixerade i det subkapsulära utrymmet och i medullans bihålor. Vävnadsmakrofager finns också i bihålorna i den röda massan av mjälten. I levern är makrofager kända som Kupffer-celler, i lungorna som alveolära makrofager och i hjärnvävnad som mikroglia. I perifert blod och benmärg detekteras de som monocyter och deras prekursorer. Dendritiska retikulära celler i lymfkörtelfolliklar och interdigiterande retikulära celler i paracortex är specialiserade antigenbearbetningsceller för B- respektive T-lymfocyter. Även om deras ursprung inte har fastställts, antas det att de tillhör makrofager. Äldre litteratur använde termen "retikuloendotelialsystem" för att hänvisa till dessa celltyper.

B. Identifiering av makrofager: makrofager innehåller många cytoplasmatiska enzymer och kan identifieras i vävnader med histokemiska metoder som detekterar dessa enzymer. Vissa enzymer, såsom muramidas (lysozym) och kymotrypsin, kan detekteras genom testning av märkta antikroppar (immunohistokemi), som använder antikroppar mot enzymproteiner. Sådana monoklonala antikroppar mot olika CD-antigener används i stor utsträckning för att identifiera makrofager (tabell 10.1; CD11, CD68).

B. Funktioner hos makrofager: Makrofagfunktioner inkluderar fagocytos, antigenbearbetning och interaktion med cytokiner.

1. Fagocytos:

Icke-immun fagocytos: makrofager kan fagocytera främmande partiklar, mikroorganismer och rester av skadade celler direkt utan att utlösa ett immunsvar. Emellertid underlättas fagocytos av mikroorganismer och deras förstörelse avsevärt i närvaro av specifika immunglobuliner, komplement och lymfokiner, som produceras av immunologiskt aktiverade T-lymfocyter (tabell 10.3).

immun fagocytos: makrofager har ytreceptorer för C3b- och Fc-fragmentet av immunoglobuliner. Alla partiklar som är belagda med immunglobulin eller komplement (opsoniserade) fagocyteras mycket lättare än "nakna" partiklar.

2. "Bearbetning" av antigener: makrofager "bearbetar" antigener och presenterar dem för B- och T-lymfocyter i den erforderliga formen (Fig. 10.1); denna cellulära interaktion involverar MHC-lymfocyternas samtidiga igenkänning av molekyler och "bearbetade antigener" som finns på ytan av makrofager.

3. Interaktion med cytokiner: makrofager interagerar med cytokiner som produceras av T-lymfocyter (tabell 10.3) för att skydda kroppen mot vissa skadliga ämnen. Ett typiskt resultat av denna interaktion är bildandet av granulom. Makrofager producerar också cytokiner, inklusive interleukin-l, interferon-beta och T- och B-celltillväxtfaktorer (tabell 10.3). Olika interaktioner mellan lymfocyter och makrofager i vävnader manifesteras morfologiskt i kronisk inflammation.

IMMUNOGLOBULINER (antikroppar)

Syntes av immunglobuliner: immunglobuliner syntetiseras av plasmaceller, som bildas av transformerade, antigenstimulerade B-lymfocyter (B-immunoblaster). Alla immunglobulinmolekyler som syntetiseras av en enda plasmacell är identiska och har specifik reaktivitet mot en enda antigen determinant. På samma sätt är alla plasmaceller härledda från transformationen och proliferationen av en enda progenitor B-lymfocyt identiska; det vill säga de utgör en klon. Immunoglobulinmolekyler som syntetiseras av celler av olika kloner av plasmaceller har olika aminosyrasekvenser, vilket resulterar i olika tertiär struktur hos molekylerna och ger en annan specificitet till antikroppen (det vill säga de reagerar med olika antigener). Dessa skillnader i aminosyrasekvensen förekommer i den så kallade V-regionen (variabel, variabel) av immunglobulinmolekylen (Fig. 10.3).

Struktur av immunglobuliner(Fig. 10.3): De flesta immunglobulinmolekyler är sammansatta av två tunga (H) kedjor och två lätta (L) kedjor sammankopplade med disulfidbindningar. Lätta kedjor består av antingen två k-kedjor eller två l-kedjor. Tunga kedjor kan vara en av fem klasser (IgA, IgG, IgM, IgD och IgE) (tabell 10.4). Det finns flera underklasser av tunga kedjor (isotyper). Dessa olika immunglobulinkedjor är djurantigener och har olika antigena determinanter så att när de administreras till djur kan antikroppar som produceras mot dem användas för att känna igen och bestämma olika typer lätta kedjor och klasser av tunga kedjor hos människor.

Varje kedja har en konstant och en variabel region. Konstant stället förblir konstant i aminosyrasekvens och antigenicitet inom en given immunglobulinklass; variabel stället, tvärtom, kännetecknas av en stor variation i sekvensen av aminosyror. Det är i den variabla delen av kedjan som reaktionen mellan föreningen och antigenet sker. Varje IgG-molekyl består av två sammankopplade kedjor som bildar två antigenbindande ställen (Fig. 10.3). Den variabla regionen i varje kedja har hypervariabla regioner - tre i de lätta kedjorna och fyra i de tunga kedjorna. Aminosyrasekvensvariationerna i dessa hypervariabla regioner bestämmer antikroppens specificitet. Under vissa förhållanden kan dessa hypervariabla regioner också fungera som antigener (idiotyper). En antikropp mot idiotyper, dvs. produceras mot den hypervariabla regionen av antikroppar, har ett begränsat reaktivitetsområde och binder endast till immunglobulinmolekyler som har denna hypervariabla region. I huvudsak är reaktiviteten hos antikroppar mot idiotyper begränsad uteslutande till specifika antikroppar härledda från en enda klon. Även om ovanstående strikt gäller för IgG, har andra klasser av immunglobuliner samma grundstruktur, förutom att IgM är en pentamer (det vill säga består av 5 grundläggande enheter (molekyler) kopplade vid den Fc-terminala regionen), och IgA existerar vanligtvis som dimer.

permanent plats varje immunglobulinmolekyl har receptorer för komplement, och det finns också ett ställe på Fc-fragmentet som binder till celler som har Fc-receptorer (vilket är nödvändigt för implementering av cellulär immunitet). Nedärvda antigena skillnader mellan tunga kedjor utgör allotyper. Immunoglobulinmolekyler kan brytas isär av olika proteolytiska enzymer. När den exponeras för papain delas molekylen i området för divergens av tunga kedjor ("gafflar") (Fig. 10.3) i två Fab-fragment och ett Fc-fragment (kristalliserande). Pepsin bryter molekylen i ett F(ab)'2-fragment och ett Fc-fragment. Fc-fragmentet är en konstant region; avsaknaden av variabilitet i aminosyrasekvensen är huvudorsaken till möjligheten av kristallisering av detta fragment. Fab- och F(ab)'2-fragmenten bär ett respektive två antigenbindande ställen. Fc-fragmentet bär specifika antigener, inklusive de som särskiljer de fem huvudklasserna av antikroppar immunologiskt. Komplementfixeringsstället är också beläget på Fc-fragmentet. Metoden för enzymatisk klyvning är av historisk betydelse i processen att belysa strukturen av immunglobuliner.

Reglering av antikroppsproduktion: antikroppsproduktion börjar efter att B-celler aktiveras av antigen. Den maximala koncentrationen av antikroppar i serum observeras från 1 till 2 veckor och börjar sedan sjunka. Den fortsatta närvaron av fritt antigen upprätthåller svaret tills en ökning av antikroppsnivåerna resulterar i ökad antigenclearance och därmed upphörande av B-cellstimulering. Det finns också mer subtila mekanismer för att reglera syntesen av immunglobuliner. Hjälpar-T-celler (CD4-positiva) spelar en viktig roll för att reglera B-cellers svar på ett stort antal antigener, och deras fortsatta närvaro ökar antikroppsproduktionen. Denna effekt beror, åtminstone delvis, på frisättningen av lymfokiner (tabell 10.3). T-suppressorer (CD8-positiva) har motsatt effekt, vilket orsakar en minskning av immunsvaret; starkt undertryckande av svaret kan vara en av mekanismerna bakom tolerans. En av de ytterligare regleringsmekanismerna är produktionen av anti-idiotyper (dvs antikroppar mot självantikroppar (autoantikroppar)). Det antas att i ett immunsvar, är produktionen av en specifik antikropp nödvändigtvis åtföljd av produktionen av en andra antikropp (anti-idiotypisk) med specificitet mot de variabla (V) sekvenserna (idiotyper eller antigenbindande regioner) i den första antikropp. Anti-idiotyp-antikroppen är kapabel till idiotypigenkänning på B-cellsantigenreceptorn (som är uppbyggd av ett immunglobulin som är identiskt i struktur med idiotypen av den första antikroppen), så den konkurrerar med antigenet och tjänar till att hämma B-cellsaktivering.

ANTIGENERKÄNNING OCH GRUNDEN FÖR MÅNGFALD FÖR ANTIGENRECEPTOR

Det finns ett stort antal olika antikroppar. Alla av dem reagerar med ett stort antal antigener. Likaså, stor mängd T-celler känner igen en mängd olika antigener. Specifik antigenigenkänning utförs av lymfocyter, som har receptorer för antigenet på sina ytor. Det finns ett stort antal receptorer med olika specificiteter som reagerar med hela spektrumet av kända antigener, men varje lymfocyt har receptorer för endast ett enda antigen. Det följer att det finns ett stort antal lymfocyter (ungefär 106-109), var och en med en enda typ av receptor. Antigena receptorer för B-lymfocyter är immunglobuliner. Verkan av mekanismen för genomarrangering (se nedan) resulterar i en mängd olika immunglobulinmolekyler som fungerar som receptorer för antigener på cellytan och i slutändan är ett specifikt immunglobulin (antikropp) som kommer att utsöndras av plasmaceller efter ett immunsvar inträffar. I förenklade termer väljer ett antigen lymfocyter som har receptorer (d.v.s. immunglobulin på B-celler) som matchar det (passar ihop som en nyckel till ett lås). Denna interaktion leder till delning och transformation av B-cellen, och i slutändan till bildandet av en klon av plasmaceller som utsöndrar antikroppsmolekyler med speciella bindningsställen som i huvudsak är desamma som de som finns på cellytan av den ursprungliga lymfocyten som kände igen antigenet (fig. 10.1). T-lymfocyter har också receptorer för antigener och T-cellspopulationer har en liknande grad av mångfald. T-cellsreceptorn består av ett par polypeptidkedjor (a- och b-kedjor), där varje kedja har en variabel och konstant region, så receptorn liknar B-cellsreceptorn (som är ett ytimmunoglobulin). T-cellsreceptorn kan således betraktas som en medlem av "superimmunoglobulinfamiljen" som inkluderar inte bara immunglobuliner utan även andra molekyler som är involverade i cellkommunikation och igenkänning, som alla delar ett gemensamt evolutionärt ursprung. Mångfalden av antigenigenkännande T-cellsreceptorer bildas i den tidiga embryonala perioden genom en genomarrangemangsmekanism som liknar mekanismen för bildandet av immunglobulindiversitet. Parallellt med aktiveringen av B-celler väljer antigenet också ut T-celler som bär receptorer med lämplig specificitet och stimulerar sålunda proliferationen av en specifik klon av T-celler, vilket resulterar i bildandet av en generation av många effektor-T-celler av identisk specificitet. Observera att antigenigenkänning av T-celler är en komplex process som involverar den rumsliga interaktionen av antigenet med MHC-molekylen på makrofager och T-cellsantigenreceptorn, som involverar CD3- och CD4- eller CD8-molekyler på T-celler. Hjälpar-T-celler känner igen antigener associerade med MHC klass II-molekyler, och suppressor-T-celler och cytotoxiska T-celler känner igen antigener associerade med MHC klass I-molekyler. T-celler har beskrivits som bär en receptor som består av gamma- och deltakedjor, men deras funktion är okänd.

UTSLÄPPET AV MÅNGFALD: GENE "SHUFFLE" MEKANISMEN

Mångfalden av antigenreceptorer på B- och T-celler förekommer på DNA-nivå under differentieringen av lymfoida progenitorer i embryonalperioden. Generna som är involverade i denna process finns på kromosom 2 (k-kedja), 22 (l-kedja), 14 (tunga kedjor, a- och g-kedjor av T-cellsreceptorer) och 7 (b- och d-kedjor av T-cellsreceptorer) . Även om var och en av dessa gener fungerar som en "genenhet" för produktion av en kedja av polypeptider, existerar varje gen i DNA-kedjan som en komplex "multigen" bestående av ett stort antal olika DNA-segment som kan vikas eller sättas ihop. i olika modifieringar, vilket resulterar i många olika DNA-mallar. Till exempel innehåller en tung kedja multigen upp till 200 olika V (variabla) segment (VH); varje kodning motsvarar en specifik aminosyrasekvens i den antigenbindande regionen (variabel region) av en tung immunglobulinkedja. Den tunga kedjegenen innehåller också flera D (diversitet), J (sammanfogande) och C (konstant) segment, ett för varje underklass och klass av tunga kedjor (m, d, gl, g2, g3, g4, a1, a2, e ). En speciell mekanism förbinder ett DNA-segment från varje kategori och bildar VDJC-sekvensen, som fungerar som en funktionell gen på vilken det bildas mRNA som kodar för hela den tunga kedjan. Lätta kedjor är konstruerade på liknande sätt, förutom att de inte innehåller D-segment. T-receptorns beta-kedjegen innehåller också flera V-, D-, J- och C-gener som kodar för den tunga kedjan, medan T-Receptorn endast innehåller multipla V och C-gener. J-segment med ett enda C-segment.

RESULTAT AV ANTIKROPPENS SAMVERKAN MED ANTIGEN

Antikroppar kan delta i följande reaktioner:

nederbörd;

Agglutinationer;

Opsonisering;

Neutralisering;

Cellulär cytotoxicitet;

Förstörelse av celler med deltagande av komplement.

De flesta immunglobuliner (antikroppar) har en direkt effekt på de antigener som de specifikt reagerar med; till exempel kan bildningen av stora aggregat leda till nederbörd eller agglutination. När antigenet är ett toxin kan antigen-antikroppsinteraktionen orsaka neutralisering av den toxiska effekten.

I vissa fall orsakar ackumuleringen av antikroppar på ytan av den antigena partikeln (opsonisering) en ökning av den fagocytiska aktiviteten hos makrofager och neutrofiler, som har Fc-receptorer på sin yta. Denna process kallas immunfagocytos.

Interaktionen mellan antigen och antikropp kan orsaka strukturella skador i Fc-fragmentet av immunoglobulinmolekylen, vilket leder till komplementaktivering.

KOMPLEMENT

komplementaktivering. Komplement är ett system av plasmaproteiner (C1-C9) som finns i en inaktiv form och utgör cirka 10 % av blodglobulinerna. Komplementaktivering kan ske på ett av två sätt (fig. 10.5):

A. Klassiskt sätt: Den klassiska vägen för komplementaktivering börjar när ett IgM eller IgG interagerar med ett antigen. Interaktionen mellan antikroppen och antigenet leder till fixering av Cl till Fc-delen av antikroppsmolekylen. I det här fallet bildas C1q och en kaskadreaktion uppstår (fig. 10.5). De tidiga komponenterna (C1, 4, 2) bildar C3-konvertaset, som klyver C3. Det terminala C56789-komplexet uppvisar fosfolipasaktivitet och leder till lys av cellmembranet (notera att den fullständiga sekvensen är som följer 1, 4, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9).

B. Alternativ väg (properdin-rutt): alternativ väg skiljer sig från klassiskt sätt endast genom aktiveringsmekanismen och tidiga reaktioner. Klyvning av C3 i den alternativa vägen kräver inte antigen-antikroppsinteraktion eller närvaro av tidiga (C1, C4, C2) komplementfaktorer. Kaskaden utlöses av aggregerade IgG-komplex, komplexa kolhydrater och bakteriella endotoxiner. C3-konvertas bildas genom interaktion mellan properdin (serumglobulin), två andra serumfaktorer (B och D) och magnesiumjoner. Aktiveringssekvensen efter C3-klyvning är densamma som i den klassiska vägen.

Kompletterande aktiveringsresultat: komplementaktivering är associerad med ett akut inflammatoriskt svar som kännetecknas av vasodilatation, ökad vaskulär permeabilitet och vätskeutsöndring medierad av de anafylotoxiska effekterna av C3a och C5a. Både C3a och C5a har en uttalad kemotaktisk effekt på neutrofiler som migrerar till inflammationsområdet. Antigenet avlägsnas genom 1) immunfagocytos, som orsakas av opsoniserande inverkan av C3b, neutrofiler och makrofager, eller 2) membranlys, som orsakar slutprodukten av komplementkaskaden.

Komplementreceptorer: Komplementreceptorer har hittats på ytan av de flesta celler. CD11 är en neutrofil och makrofagreceptor för C3b. CD21 är B-lymfocytreceptorn för C3b. CD35 är den mest spridda receptorn för C3b som finns på erytrocyter och leukocyter; det binder immunkomplex i plasma.

TYPER AV IMMUNT SVAR

Baserat på om immunsystemet tidigare var bekant med antigenet eller inte, särskiljs två typer av immunsvar: primärt och sekundärt.

Primärt immunsvar

Det primära immunsvaret inträffar vid första möte med ett specifikt antigen. Även om antigenet känns igen nästan omedelbart efter att det kommer in i kroppen, tar det flera dagar innan tillräckligt med immunglobulin produceras för att upptäcka en ökning av serumimmunoglobulinnivåerna. Under denna latensperiod genomgår de B-celler vars receptorer har reagerat med ett specifikt antigen sex till åtta på varandra följande delningar innan tillräckligt stor klon plasmaceller som utsöndrar antikroppar. IgM är det första immunglobulinet som produceras under det primära svaret; då produceras IgG. Bytet från syntesen av IgM till IgG eller andra immunglobuliner sker som en normal händelse under B-cellsaktivering och sker som ett resultat av genbyte av tung kedja.

immunologiskt minne

Minnet är en viktig komponent i immunsvaret eftersom det ger ett förbättrat, mer effektivt svar på den andra och efterföljande exponeringen av antigen till kroppen.

Mekanismen bakom immunologiskt minne har inte definitivt fastställts. Efter antigenstimulering prolifererar lymfocyter (klonexpansion), vilket leder till bildandet av ett stort antal exekutiva celler (plasmaceller i B-cellssystemet; cytotoxiska T-celler i T-cellsystemet), samt andra små lymfocyter, som -gå in i mitotisk cykel och tjäna till att fylla på den grupp av celler som bär motsvarande receptor. Det antas att, eftersom dessa celler är resultatet av antigeninducerad proliferation, har de förmåga att ge ett förstärkt svar när de åter möter antigenet (dvs. de fungerar som minnesceller). I B-cellfamiljen kan dessa celler också genomgå en syntesbyte från IgM till IgG, vilket förklarar den omedelbara produktionen av IgG av dessa celler under det sekundära immunsvaret.

sekundärt immunsvar

Det sekundära immunsvaret uppstår när antigenet påträffas igen. Återigenkänning sker omedelbart och serumimmunoglobulinproduktionen, som upptäckts i laboratorietester, är snabbare (2-3 dagar) än med det initiala svaret. IgG är det huvudsakliga immunglobulinet som utsöndras under det sekundära svaret. Dessutom är toppnivån högre och nedgången långsammare än vid den initiala responsen.

Förmågan att framkalla ett specifikt sekundärt svar är en funktion av immunologiskt minne. Detta specifika svar måste skiljas från den icke-specifika ökningen av immunoglobulinnivåer (mot andra antigener än det ursprungliga antigenet) som kan uppstå efter antigenutmaning - detta är det så kallade anamnestiska svaret, som förmodligen representerar en tillfällig stimulering av vissa B- celler av lymfokiner som härrör från ett specifikt svar.

Redan på 1930-talet visades det att en proteinmolekyl kan binda flera antikroppsmolekyler samtidigt.

På 1950-talet blev det tydligt att antikroppar interagerar med diskreta regioner på ytan av en proteinmolekyl. De kallas antigena determinanter. Problemet formulerades: vad utgör en antigen determinant? Vilka egenskaper gör att en eller annan region av proteinet kan kännas igen som främmande och utlösa ett immunsvar?

Först användes korta syntetiska peptider som modell. Det visade sig att linjära homopolymerer av aminosyror (typ (Ala-Ala) n) är icke-immunogena, men efter konjugering med ett bärarprotein beter de sig som haptener, d.v.s. ha antigen specificitet. Deglutyleringsheteropolymerer av aminosyror är mycket immunogena och inducerar syntesen av antikroppar mot molekylens ytregioner. Peptider tagna i ordnad eller denaturerad form hade olika antigenspecificitet. Om det syntetiska antigenet har en näsa av laddade grupper, så hade antikropparna mot det motsatt laddning.
Man drog slutsatsen att antigena determinanter finns på ytan av molekylen, har en viss konformation och bär aminosyrarester som kan bilda icke-kovalenta bindningar med antikroppen.

Huvudarbetet med den antigena strukturen av globulära proteiner utfördes på 70-80-talet av 1900-talet. Som ett resultat fann man att den antigena determinantepitopen är ett separat område på ytan av en proteinmolekyl. Den består av 6-7 aminosyrarester. Inget samband hittades med några specifika aminosyrarester: de antigena determinanterna inkluderade de aminosyror som vanligtvis finns på ytan av proteinet. Det visade sig att varje antigen determinant beskriver en linje 23-25 ​​μ lång på ytan av proteinet. och har en deterministisk N- och C-ände.
Det finns sekventiella (linjära) och diskontinuerliga (konformationella) antigena determinanter.
Sekventiell - bestäms av ordningen på aminosyrorna. Antikroppar mot sådana epitoper interagerar lätt med en linjär peptid av samma sekvens. De finns i ren form i fibrillära proteiner och peptider. I klotformiga proteiner har de successiva ytregionerna en specifik konformation. Antikroppar erhållna före peptider känner ofta igen naturliga proteiner, dvs. kan på ett visst sätt anpassa sig till ytfragmentens konformation.

Diskontinuerliga antigena determinanter består av aminosyrarester belägna långt ifrån varandra i polypeptidkedjan, men sammanförda på grund av proteinets tertiära struktur, främst disulfidbindningar. Sådana antigena determinanter kan inte modelleras med en linjär peptid.

Inte alla aminosyror som utgör epitoper är lika viktiga för igenkänning: som regel bestäms specificitet av 1-2 rester (immunodominant), medan andra spelar en roll för att upprätthålla korrekt konformation av epitoper.
Som exempel, betrakta den antigena strukturen hos kaskelotmyoglobin och kycklingäggslysozym, de första proteinantigenerna som studerades i detalj.
Myoglobin är ett hemostatiskt muskelprotein molekylvikt 18 kDa, bestående av 153 aminosyrarester, innehåller inte disulfidbindningar. Fem linjära epitoper identifierades i myoglobinmolekylen: fragment 16-21, 56-62, 94-99, 113-119 och 146-151. De inkluderade hydrofila polära aminosyror: Lys, Arg, Glu, His.

Lysozym är ett enzym som finns i de sekretoriska vätskorna i däggdjurskroppen och i proteinet i fågelägg, med en molekylvikt på 14 kDa, har fyra disulfidbindningar. Tre diskontinuerliga antigena determinanter identifierades i sammansättningen av lysozym, vilket motsvarade fragmenten:
22-34 och 113-116, angränsande disulfidbindningar 30-115;
62-68 och 74-96, sammanförda genom obligationerna 76-94 och 64-80;
6-13 och 126-129, sammanhängande relationer 6-127.
För att studera dessa antigena determinanter föreslogs ett speciellt experimentellt tillvägagångssätt - syntes som efterliknar ytan. Så, för att efterlikna diskontinuerliga epitoper, identifierades resterna som immundominanta, tvärbundna till en enda peptid genom att kombinera individuella fragment med användning av en glycin-spacer:
116 113 114 34 33
Lys Asn Arg Phe Lys
Lys-Asn-Arg-Gly-Phe-Lys
En sådan peptid blockerade effektivt bindningen av specifika antikroppar till proteinet, dvs. liknade en naturlig diskontinuerlig epitop.
På 1980-talet blev det klart att hela ytan på ett protein kunde vara antigen; om syntetiska peptider används för immunisering kan antikroppar erhållas mot vilken yta som helst på stället. Vid immunisering med hela proteinet bildades emellertid antikroppar endast mot vissa områden. Användningen av monoklonala antikroppar med väldefinierad specificitet har visat att varje antigen determinant faktiskt består av flera potentiellt antigena överlappande regioner. Nu har sådana epitoper kommit att hänvisas till med den mer passande termen för den immundominanta regionen.
Naturligtvis uppstod frågan om vilka faktorer som bestämmer immunodominans.
Baserat på immunsystemets erkända funktion att skilja "jag" från "främmande", var den första principen bakom immunodominans principen om antigenets främmande i förhållande till mottagarens proteiner. För att ta reda på giltigheten av denna princip studerade vi en serie homologa proteiner, dvs. proteiner som finns i många organismer och skiljer sig åt i individuella aminosyrasubstitutioner. Cytokromer c visade sig vara idealiska för sådana experiment.
Cytokromer c är hemproteiner i den mitokondriella andningskedjan med en molekylvikt på 13 kDa, bestående av cirka 100 aminosyrarester. De dök upp mycket tidigt i den levande världens utveckling; de första cytokromerna c finns i bakterier. Proteinets struktur visade sig vara så framgångsrik att det i princip bevarades till högre djur. Däggdjurscytokromer skiljer sig från varandra genom separata aminosyrarester, dvs. kan betraktas som punktmutanter. Ett direkt samband hittades mellan immunogeniciteten hos cytokrom c och antalet rester som särskiljde antigenet från mottagarens homologa cytokrom c. Men med avseende på specificiteten hos de antikroppar som producerades, befanns detta förhållande inte vara absolut. Således immuniserade kaniner med sitt eget cytokrom modifierat av glutaraldehyd,
14
producerade antikroppar mot epitoper av deras eget cytokrom. När djur av olika arter immuniserades med samma typ av cytokrom, producerades antikroppar mot samma ställen. Sedan började de överväga en annan princip för immunodominans - sambandet med antigenets strukturella egenskaper: tillgänglighet, laddning, specifik plats på vecket av subpeptidkedjan. Algoritmer för sökning efter immundominanta platser föreslogs enligt principerna för hydrofilicitet och atomär rörlighet. Ytterligare experiment avslöjade förhållandet mellan hydrofilicitet och mobilitet med evolutionär variabilitet: aminosyrasubstitutioner som har fixerats i evolutionen bör inte bryta mot biologiska funktioner cytokrom c och var därför lokaliserade i de ytliga, mest flexibla områdena, där uppkomsten av en annan aminosyra är mest säker och kan kompenseras av molekylens flexibilitet.
Som ett resultat av dessa studier drogs slutsatsen att även om hela ytan av proteinet i princip kan vara antigen, med naturlig immunisering naturligt protein antikroppar bildas endast mot vissa epitoper, vars immunodominans bestäms av deras strukturella egenskaper, främst hydrofilicitet och atomrörlighet (flexibilitet).
Antikroppar (och B-lymfocyter) binder det naturliga antigenet och känner igen de så kallade B-epitoperna på dess yta. Men under immunsvaret känns antigenet även igen av T-lymfocyter. Dessutom är det specificiteten hos T-lymfocyter som avgör vilka immundominanta ställen som kommer att kännas igen som B-epitoper. De regioner av ett antigen som känns igen av T-lymfocyter kallas T-epitoper. Deras position och struktur är inte lika lätt att bestämma som för B-epitoper, eftersom T-celler känner igen antigener på ett helt annat sätt.
1. För igenkänning av T-lymfocyter måste antigenet bearbetas (splits). Bearbetning sker inom specialiserade celler genom inverkan av proteolytiska enzymer. Spektrum av peptider som bildas beror på typen av proteaser, som skiljer sig åt i olika celltyper.
2. Bearbetningspeptiden måste presenteras i komplex med proteiner av det huvudsakliga histokompatibilitetskomplexet: valet av den antigena peptiden beror på strukturen hos dessa proteiner, som är mycket polymorfa och skiljer sig även i olika individer av samma art.

3. Igenkänning av den presenterade peptiden beror på repertoaren av T-cellsreceptorer, vilket är resultatet av positiv och negativ selektion hos en viss individ.
Som ett resultat är en T-epitop inte nödvändigtvis en ytstruktur; inte konformationsberoende, utan en linjär peptid. Dess position är inte relaterad till hydrofilicitet eller rörligheten hos polypeptidkedjan. Det beror både på strukturen hos det nativa proteinet (potentiella proteolysställen, peptidmotiv som motsvarar bindningsställena för histokompatibilitetsproteiner) och på tillståndet i immunsystemet hos den individuella mottagaren (repertoaren av histokompatibilitetsproteiner och T-cellsreceptorer) . T-epitoper är mer associerade med främmande ställen för antigenet i förhållande till mottagarproteiner än B-epitoper, eftersom T-receptorrepertoaren genomgår mer strikt negativ selektion.
Bestämning av strukturen och lokaliseringen av B- och T-epitoper är inte bara av fundamentalt intresse. Det är nödvändigt för att skapa effektiva vacciner och immundiagnostik.

Immunsystemet kan känna igen nästan alla ämnen från miljön som omger makroorganismen. För detta måste antigenet presenteras korrekt för immuncellerna. B-lymfocyter och antikroppar känner igen konformationsberoende ytepitoper belägna vid ställena med störst hydrofilicitet och flexibilitet hos polypeptidkedjan. T-lymfocyter känner igen interna linjära peptidfragment som bildas som ett resultat av proteolys (bearbetning) av det nativa antigenet.

Antigen är en biopolymer av organisk natur, genetiskt främmande för en makroorganism, som, när den kommer in i den senare, känns igen av sitt immunsystem och orsakar immunreaktioner som syftar till att eliminera den.

Antigenets struktur: bärare + epitoper (Antigen determinant är en distinkt del av en antigenmolekyl som bestämmer specificiteten hos antikroppar och effektor-T-lymfocyter i immunsvaret). Antalet epitoper bestämmer valensen av AG. Epitopen är komplementär till det aktiva AT-stället eller T-cellsreceptorn.

1. Särskilja linjär, eller sekventiell, antigena determinanter (till exempel den primära aminosyrasekvensen för peptidkedjan) och ytlig, eller lura bildande (placerad på ytan av antigenmolekylen och härrörande från en sekundär eller högre konformation).

2. Dessutom finns det slutet epitoper (placerad vid de terminala delarna av antigenmolekylen) och central .

3. De definierar också "djup" eller dold, antigena determinanter som uppstår när biopolymeren förstörs.

Storleken på den antigena determinanten är liten, men kan variera. Det bestäms av egenskaperna hos antigenreceptordelen av immunitetsfaktorn, å ena sidan, och typen av epitop, å andra sidan.

Till exempel kan det antigenbindande stället för en immunoglobulinmolekyl (både serum och B-lymfocytreceptor) känna igen en linjär antigen determinant som bildas av endast 5 aminosyrarester. Den konformationella determinanten är något större än den linjära determinanten - 6-12 aminosyrarester krävs för dess bildning. Receptorapparaten för T-lymfocyter är fokuserad på andra antigena determinanter i struktur och storlek. Speciellt kräver T-dödaren en nanopeptid som ingår i klass I MHC för att bestämma främmande; När T-hjälparen känner igen "vän eller fiende", behöver T-helper en oligopeptid med 12-25 aminosyrarester i komplex med klass II MHC.

Strukturen och sammansättningen av epitopen är kritisk. Ersättning av minst ett strukturellt element i molekylen leder till bildandet av en fundamentalt ny antigen determinant med olika egenskaper. Det bör också noteras att denaturering leder till en fullständig eller partiell förlust av antigena determinanter eller uppkomsten av nya, medan antigenets specificitet går förlorad.

Eftersom molekylerna för de flesta antigener är ganska stora, innehåller deras struktur många antigena determinanter som känns igen av antikroppar och lymfocytkloner med olika specificitet.

2. Egenskaper hos antigener

Antigener har ett antal karakteristiska egenskaper:

    antigenicitet,

    specificitet

    immunogenicitet.

1. Antigenicitet

Under antigenicitet förstå den potentiella förmågan hos en antigenmolekyl att aktivera komponenter i immunsystemet och specifikt interagera med immunitetsfaktorer (antikroppar, en klon av effektorlymfocyter). Med andra ord bör antigenet fungera som en specifik stimulans i förhållande till immunkompetenta celler. Samtidigt sker inte interaktionen av komponenterna i immunsystemet med hela

molekyl samtidigt, men bara med sin lilla yta, som kallas "antigen determinant" eller "epitop".

Därför beror antigeniciteten hos ett ämne på närvaron och antalet antigena determinanter i strukturen av dess molekyl.

Främling är en förutsättning för att förverkliga antigenicitet. Enligt detta kriterium skiljer systemet med förvärvad immunitet potentiellt farliga föremål i den biologiska världen, syntetiserade från en främmande genetisk matris. Begreppet "främling" är relativt, eftersom immunkompetenta celler inte kan direkt analysera den främmande genetiska koden. De uppfattar endast indirekt information, som, som i en spegel, reflekteras i materiens molekylära struktur.

Normalt är immunsystemet immunt mot sina egna biopolymerer. Om en reaktion inträffade på någon biopolymer i en makroorganism, fick den följaktligen främlingsegenskaperna och upphörde att uppfattas av immunsystemet som "mina". En sådan händelse kan inträffa under vissa patologiska tillstånd som ett resultat av dysreglering av immunsvaret (se "autoantigener", "autoantikroppar", "autoimmunitet", "autoimmuna sjukdomar").

Främling står i direkt proportion till det "evolutionära avståndet" mellan den mottagande organismen och donatorn av antigener. Ju längre i den fylogenetiska utvecklingen organismerna är separerade från varandra, desto mer främmande och följaktligen immunogena är deras antigener i förhållande till varandra. Den här egenskapen används av biologer och paleontologer (när de studerar fylogeni, förfinar klassificeringen etc.), kriminaltekniska experter och kriminaltekniker (fastställer släktskap, ägande av bevis, livsmedelsförfalskning, etc.).

Främlingskap manifesteras märkbart även mellan individer av samma art. Det noterades att enstaka aminosyrasubstitutioner, som utgör grunden för intraspecifik polymorfism, effektivt känns igen av antikroppar i serologiska tester.

Samtidigt kan antigena determinanter hos även genetiskt obesläktade djur eller strukturellt olika biopolymerer ha en viss likhet. I detta fall kan deras antigener specifikt interagera med samma immunitetsfaktorer. Sådana antigener kallas korsreagerande . Det beskrivna fenomenet är typiskt för till exempel albuminer, kollagener, myoglobiner från olika djurarter. Likheten mellan de antigena bestämningsfaktorerna för streptokocker, myokardiell sarkolemma och basalmembranet i njurarna hittades också, Treponema pallidum och lipidextrakt från myokardiet hos nötkreatur, det orsakande medlet för pest och humana erytrocyter O(I)-blodgrupper. Fenomenet när en mikrob maskeras av antigener från en annan mikrob eller makroorganism för "skydd" från immunitetsfaktorer kallas antigen mimik.

Antigener är ämnen av genetiskt främmande natur som orsakar immunreaktioner (svar - transplantationsimmunitet, tolerans, antikroppsproduktion, immunologiskt minne).

Antigener reagerar specifikt med antikroppar eller celler i immunsystemet.

Antigener och deras huvudtyper

  1. Kompletta antigener (AG) - orsakar olika former av immunsvaret och reagerar med både antikroppar och celler i immunsystemet
  2. Haptens - ämnen som inte kan orsaka ett immunsvar (inte kan inducera bildning av antikroppar), men som går in i en specifik reaktion med färdiga antikroppar eller motsvarande celler i immunsystemet

AG+AT - IR - immunkomplex

Reaktionsschema Antigen-antikropp.

Antigenet är antingen 2x eller multivalent.

Hapten antikropp

Immunsystemets huvudceller är lymfocyter (de kan leva i flera år). Tät kärna, liten cytoplasma

Ursprung och kemisk natur kompletta antigener

Hapteners ursprung och kemiska natur.

Egenskaper hos antigener

  • främmande
  • Makromolekylärt 1000 dalton och mindre - ett fullfjädrat antigen, mindre än 1000 - nej.
  • Löslighet och kolloidsystem. Ett antigen kan denatureras som ett protein
  • Molekylstyvhet
  • Specificitet. Immunitetsreaktioner är strikt specifika. Varje antigen har en motsvarande antikropp.
  • Immunogenicitet (antigenicitet - förmågan hos ett antigen att orsaka ett immunsvar - syfilis, gonorré), d.v.s. det finns ingen bestående, utvecklad immunitet (pest, smittkoppor, mässling)

Specificitet hos antigener

Fast besluten -

  • Proteinaminosyrasammansättning och aminosyrasekvens
  • Funktioner hos proteinets sekundära struktur
  • terminala aminosyror

Antigenstruktur

Antigen determinant (epitop). Består av 3-6 hexos eller 4-8 aminosyrarester, bestämt av specifika antigener.

Ett antigen innehåller 5-15 till hundratals epitoper

Proteinbärare - bestämmer antigenicitet eller immunogenicitet.

Animaliska och mänskliga antigener

  • Xenoantigener - från en obesläktad givare
  • Självantigener - självantigener
  • Isoantigener - vanligt för genetiskt homogena grupper
  • Alloantigener - vanliga antigener från en biologisk art (organtransplantation)
  • Artantigener - inneboende i en given art

Animaliska och mänskliga antigener

  • Organspecifikt
  • Stegspecifik (foster alfa-fetoproteiner)
  • Heterogen (Forsman) - vanlig hos olika arter
  • Histokompatibilitetsantigener - kärncellsantigener, leukocytantigener

Histokompatibilitetsantigener är specifika antigener som är unika för vissa individer. De kodas av gener på den 6:e kromosomen.

MS-strukturers egenskaper

Bakteriella antigener

  • Kapsel K-antigener- polysackarider
  • Pili-värmestabilt protein pilin
  • bakteriella enzymer
  • Bakteriella exotoxiner
  • H-antigen värmestabilt flagellaprotein flagelin
  • O - antigen- värmestabil lipopolysackarid. Gr (-) bakterier - endotoxin
  • Peptidoglykan
  • Teicholic syror
  • Proteinaktiva skyddande antigener
  • Korsreagerar med mänskliga vävnader

Superantigener

Varje antigen interagerar med 0,01 % antigenreaktiva celler (ARC)

Superantigener (proteintoxiner, stafylokocker, vissa virus) aktiverar upp till 20 % av ARC. Som ett resultat finns det en reaktion inte på 1 antigen, utan på många, vilket negativt påverkar autoimmuna reaktioner.

tumörantigener.

  • Uppkomsten av embryonala antigener
  • Tumörspecifika antigener som är karakteristiska för flera eller för en given individ
  • Specifika virala reaktioner
  • Under påverkan av antikroppar förändras tumörkomponentens antigen

Principer för immunitetsbrist vid tumörtillväxt

  • Minskad naturlig mördaraktivitet
  • Låg tumörimmunogenicitet
  • Utveckling av tolerans
  • Bildade antikroppar som ersätter tumören
  • Immunsuppressiva tumörfaktorer

etc.), regioner av självmolekyler som känns igen av immunsystemet kallas också epitoper.

De flesta epitoper som känns igen av antikroppar eller B-celler är tredimensionella strukturer på ytan av antigenmolekyler som exakt matchar formen och det rumsliga arrangemanget av elektriska laddningar med motsvarande antikroppsparatoper. Undantaget är linjära epitoper, som bestäms av en karakteristisk aminosyrasekvens (primärstruktur) snarare än rumslig organisation. Längden på en epitop som kan känna igen en B-lymfocyt kan nå 22 aminosyrarester.

Epitoper för T-celler presenteras på ytan av antigenpresenterande celler, där de är associerade med MHC-molekyler (major histocompatibility complex). Typ I MHC associerade epitoper är typiskt 8-11 aminosyror peptider, medan typ II MHC är längre peptider och atypiska MHC molekyler är icke-peptid epitoper såsom glykolipider. Epitoperna som T-celler känner igen kan bara vara linjära och tillhöra antigena molekyler som är lokaliserade både på ytan och inuti cellerna.

Epitoper kan bestämmas genom enzymimmunoanalyser såsom ELISPOT och ELISA, såväl som genom att använda biochips.

DNA-molekyler som kodar för epitoper som känns igen av kända antikroppar kan "kopplas" till kända gener. Som ett resultat kommer proteinprodukten av en sådan gen "med en vikt" att innehålla motsvarande epitop, vilket gör det möjligt att övervaka detta protein under experimentella förhållanden. För detta ändamål används c-myc, HA, FLAG, V5-epitoper.

I vissa fall ger epitoper en korsreaktion. Denna egenskap används av immunsystemet vid regleringen av anti-idiotypiska antikroppar, vars existens föreslogs av Nobelpristagaren Niels Kay Gernet. Om en antikropp binder till en epitop av ett antigen, kan dess paratop bli en epitop (det vill säga den förvärvar egenskaperna hos ett antigen) för en annan antikropp. Om detta är en andra antikropp av IgM-klassen, förstärker dess bindning immunsvaret, om den tillhör IgG-klassen försvagas den.

Encyklopedisk YouTube

    1 / 3

    B-lymfocyter (B-celler)

    T-hjälpare

    Hur är memes relaterade till vetenskap?

    undertexter

    Vi kommer att prata om humoral immunitet, som är associerad med B-lymfocyter. B-lymfocyter, eller B-celler, jag ska rita dem i blått. Låt oss säga att det är en B-lymfocyt. B-lymfocyter är en undergrupp av leukocyter. De bildas i benmärgen. B kommer från Bursa of Fabricius, men vi kommer inte att gå in på dessa detaljer. B-lymfocyter har proteiner på sin yta. Ungefär 10 000. Dessa är fantastiska celler, och jag ska berätta varför snart. Alla B-lymfocyter har proteiner på sin yta som ser ut ungefär så här. Jag ska rita ett par. Här är proteinerna. Snarare proteinkomplex som består av fyra separata proteiner, som kallas membranbundna antikroppar. Membranbundna antikroppar finns just här. Membranbundna antikroppar. Låt oss ta en närmare titt på dem. Du har säkert hört det här ordet förut. Vi har antikroppar mot olika typer av influensa, och även mot olika typer av virus, och det ska vi prata om senare. Alla antikroppar är proteiner. Och ofta kallas de immunglobuliner. Att undervisa i biologi utökar mitt ordförråd. Antikroppar och immunglobuliner. De betyder alla samma sak och är proteiner som finns på ytan av B-cellsmembranet. De är membranbundna. Vanligtvis, när folk pratar om antikroppar, menar de fria antikroppar som cirkulerar i kroppen. Och jag ska berätta mer om hur de produceras. Och nu en mycket, mycket intressant punkt angående membranbundna antikroppar, och B-celler i synnerhet. Det ligger i det faktum att varje B-cell innehåller på sitt membran endast en typ av membranbundna antikroppar. Varje B-cell... Så här, låt oss rita en till. Här är den andra B-cellen. Hon har också antikroppar, men de är lite olika. Låt oss se vad. Jag kommer att rita dem i samma färg, och sedan kommer vi att analysera deras skillnader. Så det här är en membranbunden antikropp, det här är en annan. Och det är två B-celler. Och båda innehåller antikroppar på sina membran. Den ena och den andra B-cellen har variabla regioner av antikroppar, som kan anta en annan konfiguration. De kan se ut så här och så här. Ta en titt på dessa utdrag. På den här och den här - jag kommer att markera dem i en separat färg. Detta fragment är oförändrat för alla, låt det vara grönt överallt. Och dessa fragment är varierande. Det vill säga de är föränderliga. Och den här cellen har ett variabelt fragment, den här - jag markerar den i rosa. Och var och en av dessa antikroppar associerade med plasmamembran , har ett sådant variabelt fragment. Andra B-celler innehåller andra variabla fragment. Jag kommer att markera dem med en annan färg. Till exempel lila. Det vill säga att de variabla fragmenten kommer att vara olika. Det finns totalt 10 000 av dem på ytan, och var och en av dem kommer att ha samma variabla fragment, men de kommer att skilja sig från de variabla fragmenten av denna B-cell. Det vill säga, cirka 10 miljarder kombinationer av variabla fragment är möjliga. Det är 10 till tionde potensen, eller 10 miljarder kombinationer av variabla fragment. Låt oss skriva ner det: 10 miljarder kombinationer av variabla fragment. Och här uppstår den första frågan - och jag har ännu inte berättat vad dessa variabla fragment är till för - hur kommer en sådan enorm variation av kombinationer till? Det är uppenbart att dessa proteiner - eller kanske inte så uppenbara - men alla dessa proteiner, som är beståndsdelarna i de flesta celler, produceras av generna i denna cell. Om du ritar en cellkärna, inuti kärnan innehåller DNA. Och cellen har en kärna. Kärnan innehåller DNA. Om båda cellerna är B-lymfocyter, har de ett gemensamt ursprung, antar jag, och förmodligen samma DNA? Borde de inte ha samma DNA? Jag sätter ett frågetecken här. Om de delar DNA, varför skiljer sig då proteinerna de syntetiserar från varandra? Hur förändras de? Och det är därför jag anser B-celler - och du kommer att se att detta också är sant för T-celler - så fantastiskt, eftersom i processen av deras utveckling, i processen av hematopoiesis, vilket betyder utvecklingen av lymfocyter, vid en av de stadier av deras utveckling är det en intensiv blandning av de DNA-fragment som kodar för dessa proteinfragment. Det är intensiv blandning. När vi pratar om DNA menar vi att det är nödvändigt att bevara så mycket information som möjligt, och inte uppnå maximal blandning. Men i processen för mognad av lymfocyter, det vill säga B-celler, i ett av stadierna av deras mognad, sker en avsiktlig omblandning av det DNA som kodar för detta och detta fragment. Detta är vad som orsakar mångfalden av olika variabla fragment av dessa membranbundna immunglobuliner. Och nu ska vi ta reda på varför denna mångfald är nödvändig. Det finns ett stort antal mikroorganismer som kan infektera vår kropp. Virus muterar och utvecklas precis som bakterier. Och det är inte känt vad som kommer att penetrera kroppen. Med hjälp av såväl B-celler som T-celler ger immunsystemet skydd genom att skapa många kombinationer av variabla fragment som kan binda till olika skadliga organismer. Föreställ dig att det här är en ny sorts virus som precis har dykt upp. Förut fanns inte ett sådant virus, och nu kontaktar B-cellen detta virus, men den kan inte fästa vid det. Och en annan B-cell kommer i kontakt med detta virus, men återigen händer ingenting. Kanske kommer ett par tusen B-celler i kontakt med detta virus och misslyckas med att fästa till det, men vi har ett sådant överflöd av B-celler som innehåller ett stort antal olika kombinationer av variabla fragment på receptorerna att i slutändan, några av B-cellerna celler associerade med detta virus. Till exempel den här. Eller den här. Och bildar ett samband. Det kommer att kunna bilda en bindning med ytan av detta virus. Eller med en yta av en ny bakterie, eller något främmande protein. Och området på ytan av bakterien som B-cellen binder till, som den här, kallas en epitop. Epitop. Och efter att en B-cell har bundits med en obekant patogen - och du kommer ihåg att andra B-celler har misslyckats - har bara denna cell en speciell kombination, en av 10 till tionde potens. Det finns färre kombinationer än 10 till tionde potens. Under utvecklingsprocessen försvinner alla de kombinationer som kan binda till cellerna i vår kropp, som det inte borde finnas ett immunsvar på. Med andra ord, kombinationer som ger ett immunsvar mot kroppens celler försvinner gradvis. Det vill säga, det finns inte riktigt 10 till 10:e potens, eller, med andra ord, 10 miljarder kombinationer av dessa proteiner, deras antal är mindre, det utesluter kombinationer som kan binda till sina egna celler, men fortfarande antalet kombinationer av färdiga -gjort det finns mycket att kontakta med ett fragment av någon patogen av viral eller bakteriell natur. Och när en av dessa B-celler har bundits med en patogen, sänder den ut en signal att den är en matchning för den helt nya patogenen. Efter bindning till en ny patogen aktiveras den. Efter bindning till en ny patogen sker aktivering. Låt oss uppehålla oss mer i detalj. Faktum är att aktivering kräver medverkan av T-hjälpare, men vi kommer inte att gå in på detaljer i den här videon. I det här fallet är vi intresserade av bindningen av en B-cell till en patogen, och låt oss säga att detta leder till aktivering. Men tänk på att det i de flesta fall också behövs T-hjälpare. Och vi kommer att diskutera senare varför de är så viktiga. Detta är en slags försäkringsmekanism för vårt immunförsvar från misstag. När en B-cell väl har aktiverats börjar den klonas. Hon är perfekt för viruset och börjar klona sig själv. Klona dig själv. Den delar och reproducerar sig själv. Låt oss ta en bild. Som ett resultat visas många varianter av denna cell. Många alternativ. Låt oss föreställa dem. Och alla har receptorer på membranet. Det finns också cirka tio tusen av dem. Jag kommer inte att rita alla, men jag kommer att rita ett par på varje membran. Vid delning differentierar dessa celler också, det vill säga de är uppdelade efter sina funktioner. Det finns två huvudsakliga former av differentiering. Hundratusentals av dessa celler produceras. Några av dem blir minnesceller. Minnesceller. Dessa är också B-celler, som behåller den ideala receptorn med det ideala variabla fragmentet under lång tid. Låt oss rita ett par receptorer här. Här är minnescellerna... Här är de. Vissa celler blir minnesceller och deras antal ökar med tiden. Om den här patogenen smittar dig om till exempel 10 år, så kommer du att ha fler av dessa celler i lager, så det är större chans att de kommer i kontakt med den och aktiveras. Vissa av cellerna omvandlas till effektorceller. Dessa celler utför vissa åtgärder. Cellerna transformeras och blir effektor B-celler eller plasmaceller. Dessa är fabriker för produktion av antikroppar. Fabriker för produktion av antikroppar. De producerade antikropparna innehåller exakt samma kombination som ursprungligen fanns på plasmamembranet. De producerar antikropparna som vi diskuterade, utsöndrar antikroppar. De producerar en enorm mängd proteiner som har den unika förmågan att binda till en ny patogen, till denna farliga organism. De har en unik bindningsförmåga. Aktiverade effektorceller producerar ungefär 2000 antikroppar per sekund. Och det visar sig att plötsligt tränger en enorm mängd antikroppar in i vävnaderna och börjar cirkulera i hela kroppen. Menande humoristiskt systemär att när okända virus plötsligt dyker upp som infekterar vår kropp, börjar produktionen av antikroppar som svar. De produceras av effektorceller, varefter specifika antikroppar binder till virus. Jag ska föreställa mig det så här. specifika antikroppar. Specifika antikroppar börjar binda till virus, vilket gynnar på flera sätt. Låt oss överväga dem. Först "märker" de patogener för deras efterföljande fångst. För att aktivera fagocytos - denna process kallas opsonisering. Opsonisering. Detta är processen att "märka" patogenen så att det är lättare för fagocyter att fånga och absorbera den; antikroppar informerar fagocyter om att detta objekt redan är redo för infångning, att just detta objekt bör fångas. För det andra är virusens funktion komplicerad. Trots allt ansluter sig ett ganska stort objekt till virusen. Därför är det svårare för dem att penetrera celler. Och för det tredje, i var och en av dessa antikroppar finns det två identiska tunga kedjor och två identiska lätta kedjor. två lätta kedjor. Var och en av dessa kedjor har ett specifikt variabelt fragment, och var och en av dessa kedjor kan binda till en epitop på virusets yta. Och vad händer när en av dem binder till epitopen av ett virus, och den andra till epitopen av ett annat? Som ett resultat håller dessa virus så att säga ihop, och detta är ännu mer effektivt. De kan inte längre utföra sina funktioner. De kan inte ta sig igenom cellmembran och de är markerade. De är opsoniserade och fagocyter kan fånga upp dem. Vi kommer att prata mer om B-celler. Det verkar förvånande för mig att ett så stort antal kombinationer skapas, och de visar sig vara tillräckligt för att känna igen nästan alla möjliga organismer som finns i våra kroppsvätskor, men vi har ännu inte svarat på frågorna om vad som händer när patogener lyckas komma in i celler, eller när vi har att göra med cancerceller, och hur redan infekterade celler förstörs. interaktioner sker mellan laddade sidogrupper av aminosyror i form av saltbryggor;

  • 2. Vätebindningar, uppstår mellan elektriska dipoler;
  • 3. Force van der Waals, orsakas av fluktuationer av elektronmoln runt motsatt polariserade närliggande atomer;
  • 4. Hydrofoba interaktioner, uppstår när två hydrofoba ytor tenderar att närma sig varandra och tränger undan vatten.

Jämfört med kovalenta bindningar är alla dessa attraktionskrafter individuellt relativt svaga, men tillsammans orsakar de en hög affin interaktion. Styrkan hos en icke-kovalent bindning beror primärt på avståndet mellan de interagerande grupperna, vilket kräver ett nära närmande av de interagerande grupperna.

För att en paratop ska binda till sin epitop måste de interagerande platserna vara komplementära i konformation, laddningsfördelning och hydrofobicitet - endast under dessa förhållanden bildas hydrofoba broar. Samtidigt, när elektronskal överlappar varandra, som ett resultat av nära kontakt med proteinmolekylernas ytor, kan frånstötande krafter uppstå. Förhållandet mellan attraktionskrafter och frånstötande krafter spelar en avgörande roll för att bestämma specificiteten hos en antikroppsmolekyl och dess förmåga att skilja mellan strukturellt liknande molekyler.

Litteratur

  1. V. G. Galaktionov. "Immunologi", M., 2004, 528 sid.
  2. D. Meil, J. Brostoff, D.B. Roth, A. Roit. "Immunology" 7:e upplagan, M., 2007, 568 sid.
  3. Novikov V.V., Dobrotina N.A., Babaev A.A. "Immunology", Nizhny Novgorod, 2005, 212 sid.