Антигены *

Антигены (от греч. anti — против, genos — рожде­ние) — чужеродные органические вещества, которые при введении в организм вызывают образование специфиче­ских антител, способных вступить в реакцию с антиге­нами.

Антигенами могут быть вещества белковой природы, соединения белков, липидов и полисахаридов, микробы и их токсины, клетки животных и растений, чужеродные сыворотки и др.

Полноценные антигены обладают способно­стью вызывать образование антител в организме и всту­пают с ними в определенное, специфическое взаимодей­ствие. Результат этого взаимодействия можно наблюдать в пробирках при соединении антигена и соответствующе^ го ему антитела. Под влиянием антител микробы могут склеиваться и оседать на дно пробирки. Это реакция аг­глютинации. Растворимые антигены, осаждаясь под дей­ствием антител, дают очень нежный осадок — преципи­тат, а реакция эта называется преципитацией. Антигены, например вирусы, могут быть нейтрализованы антитела­ми и при введении животным не вызывают у них забо­левания. Это реакция нейтрализации. Существуют и другие реакции иммунитета (бактериолиз, реакция свя^ зывания комплемента).

Неполноценные антигены не вызывают обра­зования антител в организме, но они становятся полно­ценными, если их вводят в состав белка или они соеди­няются с белками организма. Среди неполноценных ан­тигенов различают гаптены и полугаптены. Гаптены — сложные органические вещества, имеющие небольшую молекулярную массу (полисахариды, липиды, нуклеино­вые кислоты). Гаптены не способны вызвать образова­ние антител, но при наличии готовых антител вступают с ними в реакцию. Взаимодействие гаптенов и антител мож­но увидеть в реакции преципитации. Полугаптены — простые химические вещества (йод, бром, азокраски, азо­протеины), которые в отличие от гаптенов при соедине­нии с готовыми антителами блокируют их, но не дают ви­димых проявлений иммунологических реакций.

В природе широко распространены так называемые комплексные антигены, которые состоят из гап- тена, играющего роль специфической группы, и белка- носителя. Сыворотки и тканевые жидкости животных и человека, антигены микроорганизмов и растений пред­ставляют собой комплексные антигены.

Свойства антигенов. Антигены обладают двумя свой­ствами: 1) антигенностью, т. е. способностью вызывать в организме выработку антител; 2) специфичностью, ко­торая выражается в способности антигенов взаимодей­ствовать только с теми антителами, которые выработа­лись в ответ на введение данного антигена.

Антигенность вещества зависит от его чужерод­ное™ для организма, от величины и сложности строения молекулы' антигена, растворимости и коллоидного состо­яния в растворе. Все эти свойства присущи белкам или белковой части антигена. Однако до сих пор остается не­выясненным компонент молекулы, с которым связаны эти свойства.

Чтобы вызвать образование антител, белки должны быть чужеродными для данного организма. Однако известно, что белки, выполняющие одинаковые функ­ции в разных организмах и близкие по химическому со­ставу, например инсулин, гемоглобин, являются слабы­ми антигенами. Наоборот, белки собственного организ­ма, которые в нормальных условиях неантигенны, могут вызвать образование антител, если даже незначительно изменить их химическую структуру, например при сое­динении с йодом, формальдегидом. Антиген сохраняет свою чужеродность только в том случае, если его вво­дят парентерально: под кожу, в вену, в мышцу. В желу- дочно-кишечном тракте антиген расщепляется на более простые соединения — аминокислоты, жирные кислоты, сахара — и теряет чужеродность.

Величина молекулы и сложность ее строения имеют огромное значение. Чем крупнее мо­лекулы, тем сильнее выражена антигенность. Молекулы, имеющие молекулярную массу менее 5000, редко стиму­лируют выработку антител. Наилучшими антигенами яв­ляются молекулы с молекулярной массой от 500 000 и выше. Антигенность вещества можно усилить, укрупнив его молекулу осаждением антигена на частичках колло­дия, угля,каолина.

Однако известны антигены, которые имеют одинако­вую молекулярную массу, но обладают _#различными ан­тигенными свойствами. Например, гемоглобин — слабый антиген, а сывороточный альбумин — сильный.

Химическая структура вещества в значитель­ной степени определяет активность антигена. Даже не­значительные изменения химической структуры одинако­вых белков делают их разными антигенами. Считают, что антигенные свойства белков определяются расположени­ем аминокислот на поверхности молекулы белка, жест­костью структуры белковой молекулы и структурными участками в молекуле, которые возникают при закручи­вании полипептидной цепочки.

Обязательным свойством антигена является его рас­творимость. Только в растворенном состоянии он может всосаться и вызвать образование антител.

Специфичность антигена определяется не­большим участком молекулы — детерминантной группой. Количество детерминантных групп может быть различ­ным. Обычно их сравнивают с валентностью. Валент­ность белковых антигенов определяется по числу моле­кул антител, которые может присоединить антиген. Мо­лекулы антигена средней величины могут иметь валентность от 5 до 15, т. е. присоединяют к себе 5— 15 молекул антител. Функции детерминантных групп вы­полняют углеводы, пептиды, липиды, нуклеиновые кис­лоты, ароматические группы. Они должны быть свобод­ными и активными, располагаться на концах молекулы, иметь определенную пространственную конфигурацию и быть полярно заряженными. Сочетание всех этих свойств на определенных участках молекулы антигена делает их активными.

Антигены микроорганизмов. Антигенная структура микроорганизмов очень разнообразна. Антигены некото­рых микробов, например сальмонелл, шигелл, эшерихий, хорошо изучены. Об антигенах других микроорганизмов данных пока недостаточно. У микроорганизмов различа­ют общие, или групповые, антигены и специфические, или типовые, антигены.

Групповые антигены являются общими для двух или более видов микробов, входящих в один род, а иногда относящихся и к разным родам. Так, общие груп­повые антигены имеются у отдельных типов рода сальмо­нелл: возбудители брюшного тифа имеют общие группо­вые антигены с возбудителями паратифа А и паратифа В (0-1,12).

Специфические антигены имеются только у данного вида микроба или даже только у определенного типа или подтипа внутри вида. Знание специфических антигенов позволяет дифференцировать микробов внут­ри рода, вида, подвида и даже типа (подтипа). Так, внутри рода сальмонелл по комбинации антигенов диф­ференцировано более 1500 типов сальмонелл, а у подви­да шигелл Флекснера — 5 серотипов.

По локализации антигенов в микробной клетке различают соматические антигены, связанные с телом микробной клетки, капсульные — поверхностные, или оболочечные, антигены и жгутиковые антигены, находя­щиеся в жгутиках.

Соматические, О-антигены (от нем. ohne Hauch — без дыхания), связаны с телом микробной клет­ки. У грамотрицательных бактерий О-антиген — слож­ный комплекс липидо-полисахаридо-белковой природы. Он высокотоксичен и является эндотоксином этих бакте­рий. У возбудителей кокковых инфекций, холерных виб­рионов, возбудителей бруцеллеза, туберкулеза и некото­рых анаэробов из тела микробных клеток выделены по­лисахаридные антигены. Как правило, полисахаридные антигены обусловливают типовую специфичность бакте­рий. Как антигены они могут быть активны в чистом виде и в комплексе с липидами.

Жгутиковые, Н-антигены (от нем. Hauch — дыхание), имеют белковую природу и находятся в жгу­тиках подвижных микробов. Жгутиковые антигены быст­ро разрушаются при нагревании и под действием фено­ла. Они хорошо сохраняются в присутствии формалина.

Это свойство используют при изготовлении убитых диа- гностикумов для реакции агглютинации, когда необходи­мо сохранить жгутики.

Капсульные, К-a нтигены, расположены на по­верхности микробной клетки и называются еще поверх­ностными, или оболочечными. Наиболее детально они изучены у микробов семейства кишечных, у которых различают Vi, М, В, L и А-антигены. Важное значение из них имеет Vi-антиген. Впервые он был обнаружен в штаммах бактерий брюшного тифа, обладающих высо­кой вирулентностью, и получил название антигена виру­лентности. При иммунизации человека комплексом О- и Vi-антигенов наблюдается высокая степень защиты про­тив брюшного тифа. Vi-антиген разрушается при 60°С и менее токсичен, чем О-антиген. Он обнаружен и у других кишечных микробов, например кишечной палочки.

Протективный (от лат. protectio — покровитель­ство, защита), или защитный, антиген образуется сиби­реязвенными микробами в организме животных и обна­руживается в различных экссудатах при заболевании сибирской язвой. Протективный антиген является частью экзотоксина, выделяемого микробом сибирской язвы, и способен вызывать выработку иммунитета. В ответ на введение этого антигена образуются комплементсвязы- вающие антитела. Протективный антиген можно полу­чить при выращивании сибиреязвенного микроба на сложной синтетической среде, содержащей набор 17 ами­нокислот, минеральные соли, ростовые вещества. Из про- тективного антигена приготовлена высокоэффективная химическая вакцина против сибирской язвы. Защитные протективные антигены обнаружены также у возбудите­лей чумы, бруцеллеза, туляремии, коклюша.

Антигены животных организмов. Органы, ткани и клетки животных организмов содержат большое количе­ство антигенов. Различают видовые, органные и гетеро­генные антигены, а также изоантигены.

Видовые антигены характерны только для оп­ределенного вида животного или растения. Они общие для всех индивидуумов данного вида. Поэтому наличие видовых антигенов позволяет судить о родстве различ­ных видов животных или растений между собой и клас­сифицировать их. Антитела, полученные против видовых белковых антигенов, реагируют только с белковыми ан­тигенами данного или родственных видов.

Органные, или тканевые, антигены прису­щи одинаковым органам и тканям внутри вида. Сыво­ротки, полученные против органа одного вида животного, реагируют с гомологичными сыворотками, полученными против того же органа, но другого животного того же вида. Органные антигены обнаружены в хрусталике гла­за, сперме, нервной ткани, почках, печени, легких, под­желудочной и щитовидной железах. Органные антигены обладают некоторой чужеродностью для собственного организма. При разрушении клеток, например при вос­палении органа, ранении его, органные антигены прони­кают в кровь и вызывают выработку антител. Эти анти­тела, взаимодействуя со здоровыми клетками соответст­вующего органа, могут вызвать их поражение. Известны симпатическое воспаление одного глаза при травме дру­гого, болезни центральной нервной системы при появле­нии антител к нервным клеткам мозга.

Гетерогенные антигены впервые обнаружил Фореман. Они являются общими для некоторых тканей различных видов животных. В эритроцитах морской свинки и барана имеется общий антиген, обусловливаю­щий их антигенное родство. Форсмановские антигены (общие) имеются также у микробов и растений. Гетеро­генный антиген состоит из полноценного белкового анти­гена и липоидного гаптена, лишенного видовой специ­фичности. Этот гаптен обусловливает, по-видимому, род­ство антгтенных свойств различных тканей.

Изоантигены обнаруживаются у определенной группы индивидуумов внутри одного вида. Это преиму­щественно полисахариды. По наличию изоантигенов в эритроцитах человека различают 4 группы крови: О, А, В, АВ (I—IV). В эритроцитах крови человека I группы нет антигенов, присущих другим группам. Однако в сы­воротке крови обнаружены антитела к антигенам А и В (а- и р-антитела). Кровь II группы имеет антиген А в эритроцитах и антитела р в сыворотке, III группы — ан­тиген В и антитела а, а кровь IV группы — антигены АВ, но не имеет в сыворотке антител к ним. Люди, имеющие I группу крови*, считаются универсальными донорами, поскольку их кровь можно перелить любому человеку. Введенные эритроциты, не имея антигена, не будут скле­иваться в другом организме под влиянием антител. Лю­ди, имеющие IV группу крови, считаются универсальны­ми реципиентами, так как им можно ввести кровь любой группы. Отсутствие антител к антигенам эритроцитов позволяет это сделать. В последние годы установлено, что антиген А неоднороден. Имеются А_г и Аг-антигены. В эритроцитах человека найдены также антигены М и N. Всего же у человека обнаружено сейчас около 30 изо­антигенов. Среди них наибольшее значение имеет резус- фактор (Rh-антиген). Впервые этот антиген был обнару­жен у обезьян — макак резусов, откуда и получил свое название. Все люди подразделяются на две группы: резусотрицательные, у которых отсутствует резус-фактор, и резусположительные, имеющие этот антиген. У челове­ка резус-фактор обнаружен в эритроцитах, слюне, же­лудочном соке, амниотической жидкости. Он передается по наследству и наличие его зависит от присутствия оп­ределенных генов в одной из хромосом. При браке жен­щины, не имеющей резус-фактора, с мужчиной, у кото­рого он есть, клетки плода будут содержать Rh-ген и со­ответствующий ему Rh-антиген. Через плаценту резус- фактор проникает в организм матери и вызывает у нее образование антител. К концу беременности эти антитела проникают через плаценту обратно в плод и могут вы­звать разрушение эритроцитов плода. Это может при­вести к гемолитической желтухе, а иногда и к гибели плода или новорожденного.