Заняття 05

 

Тема 10. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму.

Тема 11. Антигени та їх загальна характеристика. Антигенна структура бактеріальної клітини і вірусів.

Iмуноглобулiни. Характеристика основних класів імуноглобулінів.

Тема 12. Серологічні реакції при бактерійних інфекціях.

ВЧЕННЯ ПРО ІМУНІТЕТ

Під терміном «імунітет» (від лат. immunitas — звільнення, позбав­лення чогось) розуміють несприйнятливість (резистентність) організ­му до інфекційних і неінфекційних агентів, яким властива генетична гетерогенність. Організми тварин і людини дуже точно диференціюють «своє» і «чуже», завдяки чому забезпечується захист не тільки від проникнення патогенних мікроорганізмів, а й від чужорідних білків, полісахаридів,   ліпополісахаридів  та   інших   речовин.

Наука, яка вивчає питання імунітету, називається імунологією; це самостійна наукова дисципліна, що розглядає широке коло біоло­гічних явищ. Виділяють інфекційну і неінфекційну імунологію.

Інфекційна імунологія вивчає механізми несприйнятливості до інфекційних захворювань; роль клітинних і гуморальних факторів у формуванні імунітету, молекулярну структуру і біосинтез антитіл, будову їх активних центрів, хімічну структуру лімфоцитів, макрофа­гів та їх взаємодію; розробляє і вдосконалює специфічні методи тера­пії, діагностики і профілактики інфекційних захворювань.

До неінфекційної імунології відносять імуногенетику, яка виявляє закономірності успадкування антигенів клітин і тканин, здійснює генетичний контроль імунних реакцій; імуноморфоло­гію, що досліджує імунологічні прояви на субклітинному, клітин­ному і тканинному рівнях; трансплантаційну імунологію, яка вивчає Імунологічну несумісність тканин, механізми від­торгнення трансплантантів, шляхи подолання тканинної несумісності; імунопатологію, яка визначає роль імунних механізмів у виникненні і розвитку низки захворювань; імуногематологі ю, яка досліджує закономірності успадкування хвороб крові; імунологію онтогенезу, яка розкриває імунологічні меха­нізми в процесі індивідуального розвитку і генетичної сталості внут­рішнього  середовища   організму.

Таким чином, сукупність анатомо-фізіологічних особливостей організму забезпечує певний ступінь стійкості, утому числі несприйнят­ливість до деяких мікроорганізмів. Характерною особливістю цієї форми резистентності є відсутність специфічності.

Неспецифічна резистентність є могутньою системою захисних реакцій, що забезпечують збереження сталості внутрішнього середо­вища макроорганізму (гомеостазу), на основі яких у процесі еволюції сформувалися видовий і набутий імунітет.

СПАДКОВИЙ (ВИДОВИЙ,    АБО ПРИРОДЖЕНИЙ) ІМУНІТЕТ

Природжений імунітет — це неспецифічна резистентність, що властива тому чи іншому виду тварин або людині і передається спад­ково з покоління в покоління. Прикладом спадкового імунітету може бути несприйнятливість людей до чуми рогатої худоби, собак, курячої холери, інфекційної анемії коней. З іншого боку, тварини не хворіють на багато інфекцій людини — черевний тиф, скарлатину, вітряну віс­пу, сифіліс, кір та ін.

Спадковий імунітет залежить від фізіологічних та біологічних особливостей того чи іншого виду організмів, що сформувались у про­цесі природного відбору, мінливості й генетичної адаптації до умов зовнішнього середовища.

Помічено, що висока сприйнятливість до інфекційних захворю­вань бактеріальної і вірусної етіології буває серед видів тварин, їх популяцій (або у людей), що не зустрічаються з цим збудником в ре­зультаті екологічної або географічної ізоляції.

Ступінь напруженості спадкового імунітету може бути абсолют­ним і відносним. Так, наприклад, в організмі пацюків клітини не мають рецепторів до дифтерійного, а в риб і ящірок — до правцевого токсину, внаслідок чого вони абсолютно несприйнятливі до названих токсинів. Імунітет деяких тварин до збудників інфекційних захво­рювань можна підвищити зміною температури тіла, діянням на орга­нізм гормонами, імунодепресантами, рентгенівським опромінюван­ням. Так, якщо в курей знизити, а в жаб підвищити температуру тіла, то вони стають чутливими до бацил сибірки. У цьому разі кажуть про відносну несприйнятливість.

Механізм імунітету до інфекційних захворювань грунтується на відсутності в клітинах організму рецепторів і субстратів, потріб­них для адсорбції і розмноження збудника, наявності речовин, які блокують репродукцію патогенних агентів, та властивості макроорга­нізму синтезувати різні інгібітори у відповідь на проникнення пато­генних   мікроорганізмів.

НАБУТИЙ ІМУНІТЕТ

Численними спостереженнями ще в далеку давнину було встановлено, що люди, які перенесли чуму, не заражались при догляді за хворими, ураженими цим   захворюванням.

У різних країнах великого значення надавалось профілактичним заходам, у тому числі щепленням проти деяких захворювань. Так, жителі Африки з дав-

ніх-давен успішно застосовували вакцинацію проти отрути змій; створювали штучний імунітет проти епідемічного поворотного тифу,епізоотичної плевро­пневмонії рогатої худоби.

У Китаї за 2000 років до н. є. щепили дітей проти віспи. У ряді країн Схо­ду робили насічки на шкірі передпліччя і вводили в них висушені І розтерті на порошок віспяні кірочки. У деяких народів Кавказу було прийнято робити уколи голками, намоченими у віспяному заразному   матеріалі.

Проте народні способи відтворення несприйнятливості до інфекційних захворювань зараженням нерідко ставали причиною виникнення типових за­хворювань та різного роду ускладнень.

Серед населення Англії, Франції, Німеччини для запобігання натуральній віспі був звичай доручати дітям із подряпинами на шкірі рук доїти корів, уражених коров'ячою віспою.

Багаторічні спостереження і вивчення Е. Дженнером несприйнятливості до натуральної віспи осіб, які перехворіли на коров'ячу віспу, привели до від­криття ним у 1796 р. методу віспощеплення, який з 1798 р. почали застосо­вувати в Англії, а потім і в інших країнах.

У другій половині XIX ст. Л. Пастер і його учні винайшли метод ослаб­лення збудників курячої холери, сибірки і сказу і довели можливість застосу­вання цих ослаблених бактерій, що дістали назву вакцин, для специфічної імунізації,   або  вакцинації.

Набутий імунітет поділяють на природний і штучний. Природний імунітет, у свою чергу, поділяють на: 1) активно набутий в результаті перенесеної, клінічно вираженої або латентної інфекції чи багатора­зового інфікування без клінічно вираженого захворювання; 2) пасив­но набутий у немовлят внаслідок передачі антитіл від матері через пла­центу та з грудним молоком.

імунітет Штучно набутий імунітет відтворюється активною або пасивною імунізацією.

Набутий спадково не передається. Він формується щодо конкретного виду збудника в результаті контакту з ним, тобто він цілком  специфічний.       

Основною функцією імунітету є систематичне розпізнавання всього чужорідного, що проникає в організм (бактерії, гриби, віруси, найпростіші),  власних змінених клітин,  підтримання гомеостазу,  нейтралізація, видалення та  знищення чужорідних агентів. Пізнавати “не своє” а “ чуже “ - бережливо берегти “своє“.

ОСНОВНІ ФАКТОРИ НЕСПЕЦИФІЧНОГО ЗАХИСТУ ОРГАНІЗМУ

Фактори захисту організму від інфекційних агентів та інших чужорідних речовин поділяють на неспецифічні і специфічні.

До неспецифічних факторів належать механічні, фізико-хімічні, клітинні, гуморальні, а також фізіологічні захисні реакції, які за­безпечують збереження сталості внутрішнього середовища і віднов­лення порушених функцій макроорганізму.

Неспецифічним фактором захисту є природжений (видовий, або спадковий) імунітет — несприйнятливість організму до певних пато­генних агентів, яка передається спадково і властива певному виду.

Набутий імунітет належить до специфічних факторів захисту від генетично чужорідних субстанцій (антигенів); здійснюється імунною системою організму.

Неспецифічна резистентність організму зумовлена такими факто­рами захисту, як бар'єрна функція шкіри, слизових оболонок, лімфа­тичних вузлів, бактерицидні речовини рідин організму (слина,сиро­ватка крові та ін.), видільна функція, температурна реакція та ін. Чужорідні тіла і речовини знешкоджуються в основному механічними або фізико-хімічними діяннями.

Першим захисним бар'єром на шляху проникнення бактерій в орга­нізм є шкіра. У нормальному, неушкодженому стані її захисна фун­кція реалізується за допомогою пов'язаних між собою гормональних і клітинних механізмів.

Гормони шкіри активізують Т-лімфоцити, які руйнують гетерогенні речовини (бактерії, віруси, онкогени). Шкіра здорової людини згубно діє на низку бактерій (гемолітичний стрептокок, сальмонели черевного тифу, паратифів та ін.). Кисле середовище поту пов'язане з наявністю в ньому оцтової, молочної, жирних кислот, що мають бактерицидну дію на багато мікроорганіз­мів. Миття рук сприяє не тільки механічному видаленню мікроорга­нізмів з поверхні шкіри, а й збільшенню її бактерицидних властивовостей.

Захисні функції мають слизові оболонки очей, носа, рота, шлунка та інших органів. Подібно до шкіри, антибактеріальні функції слизо­вих оболонок зумовлені непроникністю їх для різних мікроорганізмів і бактерицидним діянням секретів. У слізній рідині, мокротинні, слині, крові, молоці, тканинах і органах є лізоцим, що являє собою ацетилмурамідазу, а також секреторний імуноглоб у л і н А. Бактерії, які проникають у слизові оболонки, невпинно знищуються дією лізоциму. Носовий слиз бактерицидний для бага­тьох збудників. Нестача лізоциму у слізній рідині призводить до ураження рогівки; загоєння ран при зализуванні їх тваринами пов'я­зане із внесенням у них лізоциму.

 

Описание: 02425

 

 

Описание: Новый рисунок

 

 

Є й інші інгібітори, що виробляються клітинами органів і тканин і мають властивість пригнічувати мікроорганізми. Певне значення у неспецифічній резистентності має гіалуронова кислота, яка запобігає проникненню збудників у тканини й органи. Дуже вира­жені бактерицидні властивості щодо багатьох збудників, особливо мікроорганізмів, які спричиняють кишкові інфекції і харчові токсико-їнфекції,   має   шлунковий     сік.

Якщо мікроорганізм долає бар'єр, створений шкірою і слизовими оболонками, захисну функцію виконують лімфатичні вузли, в яких затримуються і знешкоджуються патогенні бактерії. У лімфатичних вузлах розвивається запалення, що згубно діє на збудників інфекційних   захворювань.

Запальна реакція характеризується вивільненням із тканин різ­них речовин (лейкотоксини, лейкопенічний фактор, гістамін, серотонін та ін.), під впливом яких активуються лейкоцити; скупчення їх у зоні запалення призводить до утворення захисного валу, який не дає роз­повсюджуватись бактеріям у тканині, крові й органах. Запалення зумовлює підвищення температури тіла, виникнення ацидозу й гіпок­сії, що згубно діють на мікроорганізми.

 

фагоцитоз

Велике значення у неспецифічному захисті організму відіграє  явище фагоцитозу,  яке вперше було відкрите видатним вітчизняним вченим І.І. Мечниковим. Захоплення і перетравлювання бактерій здійснюється двома типами клітин - мікро- і макрофагами. До мікрофагів відносять поліморфноядерні нейтрофіли. Вони належать до так званих «професіональних фагоцитів». Поліморфноядерні лейкоцити - це нетривало існуюча популяція клітин, яка першою з‘являється у вогнищі запалення.  У результаті стимуляції через дихальний вибух накопичується велика кількість метаболітів і гідролітичних продуктів, спрямованих на знищення бактерій як в клітинах, так і поза їх межами. У певних умовах можливе пошкодження  оточуючих тканин похідними кисню. Гранулоцити виробляють більше 10 ферментів (кислі протеїнази, міелопероксидазу, лактоферин, лужну фосфатазу, лізоцим тощо) достатніх для деградації більшості ліпідів, полісахаридів і білків чутливих бактерій. Нейтрофіли продукують основні метаболіти арахідонової кислоти (лейкотриєни, простагландини), але менш активні, ніж моноцити. 

Макрофаги утворюють моноцитарно-фагоцитарну систему фагоцитів. Ця система розміщена всюди: у сполучній тканині, навколо базальних мембран кровоносних судин, у легенях (альвеолярні макрофаги), в печінці (клітини Купфера) тощо. Макрофаги здатні до міграції і цілеспрямованого хемотаксису. Речовини, що визначають напрям руху макрофагу, називають хемоантрактантами. До них належать: фрагменти системи комплементу, глобуліни, лімфокіни, продукти деградації фібрину, колагену і клітин. Поступове підключення різних хемоантрактантів забезпечує постійний приплив нових макрофагів із судинного русла. Велике значення для знешкодження чужорідного антигена мають фактори, які гальмують міграцію макрофагів і затримують їх у вогнищі запалення: інтерферон, гіалуронова кислота, лімфокіни, імунні комплекси, гепарин, глюкокортикоїди, цитостатики.

Підсилюють же міграцію макрофагів нуклеїнат натрію, левамізол, a-амінокапронова кислота.

Щоб відбувся фагоцитоз мікроорганізм повинен адсорбуватись на поверхні нейтрофілу або макрофагу. Вважають, що розпізнавання макрофагами клітин-мішеней може бути пов’язане через взаємодію вуглеводзв’язуючих білків (лектиноподібні молекули). Відомо, що принциповою ознакою лектину є здатність зв’язуватись із певним цукром. На поверхні макрофагу виявлено поки що три типи лектиноподібних рецепторів, що беруть участь у макрофагонагляді - маннозний, галактозний і фукозний. Від них залежить і адсорбція бактерій на фагоциті, яка може здійснюватись трьома способами:

1.   Бактерії на своїй поверхні несуть лектини, які зв’язуються з комплементарними вуглеводами на  поверхні фагоцита.

2.   Лектини є складовою частиною мембрани фагоцита і зв’язують вуглеводні залишки бактерій.

3.   Формування мостиків між бактеріями і фагоцитами здійснюється за рахунок зв’язків лектин-вуглевод. (Ці хімічні структури можуть бути як на мембрані фагоциту, так і на поверхні бактерії).

Частинка, яка адсорбувалася на мембрані фагоцита, започатковує фазу поглинання шляхом активізації актин-міозинової скорочувальної системи, що призводить до утворення псевдоподій навколо неї. У міру того, як близькорозміщені рецептори приєднуються до мікроба, плазматична мембрана насувається на нього, поки він не  опиниться у вакуолі (фагосомі). Після того події розгортаються швидко, і протягом хвилини плазматичні гранули зливаються з фагосомою і впорскують у неї свій вміст.

Знищення чужорідних клітин здійснюється за двома механізмами - кисень залежним і кисень незалежним. При кисень залежному механізмі утворюються біологічноактивні речовини, які згубно діють на фагоцитований субстрат: надпероксидний аніон, пероксид водню, гідроксильні радикали тощо. При кисень незалежному механізмі створюються оптимальні умови для функціювання катіонних білків, які руйнують бактерійну мембрану. Певне значення тут мають лізоцим, лактоферин, низьке значення pH.

Таким чином, у фагоцитозі виділяють такі основні стадії :

1.   Наближення фагоцита і мікроба в результаті позитивного хемотаксису.

2.   Адгезія мікроорганізма на поверхні фагоцита.

3.   Активація мембрани фагоцита, що обумовлює поглинання мікроорганізму.

4.   Внутриклітинне перетравлення чужорідної частинки і видалення продуктів розпаду за межі клітини.

 

Описание: Рисунок31

 

Встановлено, що частинки фагоцитуються, якщо вони більш гідрофобні, ніж фагоцити. Наприклад, мікобактерії і лістерії -  гідрофобні, тому вони добре фагоцитуються. У той же час пневмококи і клебсіели більш гідрофільні і тому слабо фагоцитуються. Мікроорганізми виробили цілий ряд пристосувань, які захищають їх від цієї лінії захисту організму. Наприклад, мікобактерії туберкульозу і лепри, бруцели, порпипвши в цитоплазму макрофагу, здатні навіть розмножуватись (туберульозні палички пригнічують злиття фагосом з лізосомами, оболонка збудника лепри стійка до дії ферментних систем фагоцита). Деякі рикетсії здатні залишати фагосоми й існувати безпосередьо в цитоплазмі, легіонели пригнічують механізм дихального вибуху і таке інше.

Явище, коли мікроорганізми не перетравлюються у фагоциті, отримало назву незавершеного фагоцитозу.

Стимулюють фагоцитарну активність лейкоцитів антитіла, компоненти комплементу, лімфокіни, простагландини та інше (табл. 3).

                                                                                                             Таблиця 3

                     Чинники, які сприяють різним стадіям фагоцитозу

 

Хемотаксис

Опсонізація

Руйнування

Перетрав-лювання

С5а

IgG1,  IgG3

Лізосоми

Лізосомні ензими

Тафтсин

С3b

ОН, О, НО, О, ОС1

 

ФХЕ

Фібронектин

Лактоферин

 

Лейкотрієни

IgM

Лізоцим

 

Стінки бактерій

Псевдоподії

Кислі рН

 

 

Підсумовуючи все сказане  про  фагоцити  й фагоцитоз, треба наголосити, що мононуклеарні фагоцити (моноцити і тканинні макрофаги) є не тільки клітинами   першої лінії захисту, а, по  суті,.  клітинами - фабриками для забезпечення організму продуктами першої необхідності. Вони беруть участь у синтезі всіх  компонентів комплементу, біоактивних ліпідів - речовин  циклооксигеназного  і ліпооксигеназного шляхів. Макрофаги  є  активними  продуцентами протеолітичних ферментів, ліпази, лізосомальної  гідролази, дезамінази, лізоциму. Значний внесок  макрофаги вносять у постачання   білків екстрацелюльозного матриксу і адгезійних клітинних молекул: фібронектину, тромбоспондану, протеогліканів. Вони  синтезують  білки,  які здатні звязувати метали (трансферин, ізоферитини), вітаміни (транскобаламін), ліпіди, фактори росту тощо. Макрофаги беруть участь у процесах коагуляції, продукуючи фактори V, VII, IX, X, а також протромбіназу, інгібітори плазміну; синтезують стероїдні гормони, продукти пуринових і піримідинових основ. Однак особливого значення  набувають і продукти їх синтезу, що мають властивості гормонів. До таких гормональних пептидів відносять еритропоетин, бомбезин, соматотропін,   ендорфін, фібробласт активуючі фактори, АКТГ, інтерлейкіни (ІЛ-1, ІЛ-6, ІЛ-8), інтерферони,  фактор некрозу пухлин та інше. Якраз ці  продукти макрофагів є найбільш важливими комунікаційними  й медіаторними молекулами в запальних та імунних реакціях.  

Video: Фагоцитоз

 

система   комплементу

Одночасно з фагоцитозом спрацьовує інша потужна система захисту - система комплементу. Комплемент- це складний комплекс білків (близько 20), які формують каскадну ферментну систему. Компоненти комплементу позначаються літерою С із зазначенням порядкового номера (С1, С2, С3...С9). У нормі у сироватці крові знаходяться найважливіші компоненти комплементу в неактивному стані. Одночасно там присутні і фракції, що здатні пригнічувати певні активовані компоненти цієї системи.

Суттю каскадної активації системи комплемента є те, що кожен із перших п’яти компонентів у результаті активації перетворюється на фермент, який розщеплює наступний компонент і надає йому властивостей фермента.

Яким же чином реагує система комплементу при появі в організмі чужорідної генетичної інформації? Вона активується по різному  залежно від того, чи в організмі вже синтезувались антитіла на даний агент, чи таких антитіл   ще немає. Тому і говорять про класичний шлях активації комплементу (за наявності антитіл) і альтернативний шлях (за їх відсутності).        

 

Альтернативний  шлях   активації

В організмі постійно, досить повільно в результаті реакції з водою або незначними кількостями протеолітичних ферментів плазми С-3 фракція комплементу активується, що обумовлює утворення активного проміжного продукту її розщеплення - С3b. У присутності іонів Mg  C3b може утворити комплекс з іншим компонентом системи комплемента- фактором В. Згодом у цьому комплексі фактор В розкладається фактором D (фермент плазми крові) і виникає комплексна структура  C3bBb. C3bBb має  значну ферментативну активність і являється “C3-конвертазою”, яка розкладає компонент С3 на С3а і С3b. Ключове значення для реагування системи комплементу має утворений C3b. Якщо він утворився в достатній кількості, то запускається весь подальший процес активації, який завершується лізисом чужерідної клітини.

Проте в звичайних умовах  С3bBb- конвертаза в розчинах нестабільна і фактор В легко заміщується іншим компонентом - фактором H. В результаті цього утворюється комплекс доступний для атаки фактором I, який в кінці кінців інактивує C3b. Пасивність C3b посилюється за наявності сіалової кислоти, яка стабілізує комплекс C3b-H. При наявності поверхні, яка не має сіалової кислоти, C3b сполучається із фактором В і активується. Поверхні, які сприяють цій активації є на стінках бактерій, на деяких заражених вірусами клітинах, пухлинах чи клітинах, в яких сіалова кислота була зруйнована нейрамінідазою.

Деякі мікроорганізми, попадаючи в організм, здатні активувати C3bBb- конвертазу з утворенням великої кількості продуктів  розщепленя С3. C3bBb- конвертаза зв’язується вуглеводними ділянками мікробної мембрани, що захищає її від фактору Н. Потім інша речовина - білок пропердин приєднується до зв’язаної C3bBb-конвертази, стабілізуючи її. Фіксована на бактерійній мембрані С3- конвертаза розкладає компонент С3. Продукт цього розкладу C3b ковалентно зв’язується з мембраною. Один активний центр C3bBb  дозволяє зв’язатись з бактерією великій кількості молекул C3b. Ця послідовність реакцій, що обумовлена безпосередньо мікроорганізмами і не зв’язана з комплексом антиген - антитіло, і приводить до розщеплення С3. Наступним етапом є активація компонента С5, який, взаємодіючи з C3b зв’язаним з мембраною, стає субстратом для C3bBb і розкладається з виділенням короткого пептиду С5а. В той же час великий фрагмент C5b залишається зв’язаним з мембраною і послідовно зв’язує компоненти С6, С7, С8, утворюючи комплекс, який сприяє  правильній орієнтації двох   або більше молекул останнього компоненту С9. Це приводить до розгортання молекул С9, їх проникненню всередину ліпідного бішару мембрани і полімеризації в кільцеподібний мембраноатакуючий комплекс. Цей комплекс формує в мембрані трансмембранний канал, через який за рахунок  високого осмотичного тиску всередині клітини проникають іони Na і води, що і є причиною лізису клітини (рис. 8).

Таким чином руйнуються бактерії, спірохети, рикетсії, чужерідні клітини. В одночас альтернативний шлях активації комплементу може запускатись  і антитілами, які покривають сіалову кислоту на клітинних мембранах або протеолітичними ферментами макрофагів.

Але система комплементу, крім функції лізису клітин має цілий ряд інших важливих біологічних функцій. Умовно їх можна поділити на три групи.  

Перша група - реакції адгезії. Клітини, які фагоцитують, мають рецептори до    С3b і C3bI, що полегшує прилипання (адгезію) мікробів, на  поверхні яких знаходиться C3b.

Друга група - утворення біологічно активних субстанцій. В процесі активації комплемента від молекул попередників (С3 і С5) відщеплюються невеликі пептиди С3а і С5а. Вони безпосередньо впливають на фагоцити,викликаючи різку активацію дихання, що приводить до продукціі метаболітів кисню. Крім того, вони являються “анафілатоксинами” і можуть викликати виділення медіаторів із тучних клітин і базофілів.

Особливе значення мають хемотаксичні властивості цих молекул і їх вплив на кровоносні судини. В свою чергу С5а є  сильним хемотаксичним фактором для нейтрофілів і здатний ефективно впливати на клітини ендотелію капілярів, викликаючи розширення судин і підвищення їх проникливості.   Цей   ефект   підтримується тривалий час лейкотриєном В, який виділяють тучні клітини і активовані нейтрофіли.

Третя група - пошкодження мембран. Як вже зазначалось, мембраноатакуючий комплекс вбудовується в мембрану чужерідної клітини і обумовлює  її лізис. В той же час система  комплементу  малоефективна для лізису  мембран власних клітин.

 

Описание: 02421

 

 

Класичний шлях активації комплементу

Коли в організмі синтезувались на збудник антитіла у систему захисту включається класичний шлях активаціі комплементу (рис. 9). Можна гадати, що антитіло виникло як специфічний чинник для реакції з тими мікроорганізмами, які не здатні запустити альтернативнй шлях активаціі комплемента.

Як відомо деякі антитіла (IgG   i  IgM) в районі шарнірної ділянки мають рецептори до CIq компонента комплемента. Особливо активно зв’язує комплемент IgМ. Але ця  здатність антитіл проявляється лише після того, як вони своїми активними центрами з’єднаються з антигенами. Таким чином, антитіло взаємодіючи з мікроорганізмом, зв’язує і активує перший компонент комплементу  C1q. Останній об’єднується з С1r i C1s в єдиний комплекс. Активований C1s взаємодіє з наступним компонентом комплемента С4, в результаті розщеплення якого утворюються два його фрагменти: С4а  і  C4b. C4b  може зв’язатись з комплексом антитіло - С1 або з поверхнею мікроорганізма. В  присутності іонів  Mg   компонент С2 здатний утворювати сполуку з С4b, формуючи субстрат для C1s. Виникає   комплекс C4b2a, який має виражену конвертазну активність  по відношенню до   С3. Цей  комплекс володіє такою ж специфічністю, як  і  згадувана нами попередньо конвертаза  альтернативного шляху - С3bBb. З цього моменту весь процес подальшої активації комплементу відбувається таким же чином, як і в альтернативному шляху. Одна молекула C3b  приєднується до комплекса  C4b2a  і  перетворює його у фермент, який здатний  розщепити компонент С5. В кінці кінців через послідовну активацію молекул С6, С7, С8, С9 виникає  мембраноатакуючий комплекс, що руйнує мікробну мембрану.  Конвертаза   класичного   шляху        активації комплементу теж, як і C3bBb, знаходиться під контролем  відповідних факторів (G, C4bp, CR1).

Таким чином, сценарій захисту організму виглядає так. Все розпочинається з активації комплементу по альтернативному шляху. Конвертаза C3bBb  Закріплюється на поверхні бактерії  і розкладає значну кількість С3. Фрагмент С3а виділяється, а багаточисленні молекули C3b зв’язуються з мембраною мікроорганізму. Це  активує наступний етап з утворенням С5а і мембраноатакуючого комплексу. В подальшому на сцену подій виходять  С3а і С5а. Вони сприяють  вивільненню медіаторів  із тучних клітин і разом  з ними залучають у вогнище проникнення  мікроба інші компоненти системи  комплемента і поліморфноядерні нейтрофіли. Все це обумовлює посилення кровотоку, розширення дрібних судин, а  скорочення клітин ендотелію капілярів дозволяє білкам плазми виходити із судин. Нейтрофіли сповільнюють рух біля стінок капілярів, проникають в отвори між  ендотеліальними клітинами і  пересуваються за градієнтом концентрації хемотаксичних факторів, поки не зустрінуться з бактерією, покритою C3b. Далі відбувається зв’язування мікроорганізма з C3b рецепторами нейтрофілу, С3а  і  С5а  різко активують клітинне дихання, і миттєво наступає руйнування бактеріальної клітини.

Ці процеси  обумовлюють  відповідні симптоми: гіперемію, набряк, біль. Так, гіперемія є наслідком розширення капілярів, набряк - результат ексудації білків плазми. Описані  прояви, а також накопичення нейтрофілів, характерні для гострої запальної реакції.

Слід зауважити, що сам комплемент здатний безпосередньо  інактивувати деякі віруси й у відсутності антитіл, наприклад ряд ретровірусів. Це можливе тому, що деякі вірусні білки являються рецепторами   C1q. Ряд даних свідчить, що віруси можуть  активувати комплемент і альтернативним шляхом.

Крім перерахованих механізмів, розповсюдження збудника може бути обмежене ферментами, що вивільнюються із пошкоджених тканин і активують згортальну систему крові. До таких речовин відносять С - реактивний білок, сироватковий амілоїдний А - білок, a1 - антитрипсин, a2 - макроглобулін, фібриноген, церулоплазмін і ін.

С - реактивний білок при участі іонов кальцію здатний зв’язуватись з деякими мікроорганізмами, до складу мембрани яких входить фосфорилхолін. Комплекс, який при цьому утворюється активує систему комплементу по класичному шляху. При цьому  С3b зв’язується з мембраною бактерії, яка легко фагоцитується, дякуючи наявності на поверхні фагоцита рецепторів С3b.

 

Описание: Scheme_3

 

г) Інтерферони

Особливе значення в системі неспецифічного захисту організму надається інтерферонам. Розрізняють три основні типи інтерферонів: a -інтерферон (лейкоцитарний), b-інтерферон (фібробласний) і g-інтерферон (імунний). Кожен тип включає підтипи, які розрізняються, наприклад, по чутливості до рН. 25 представників родини   a-інтерферону і два підтипи   b-інтерферону гетерогенні і розрізняються за молекулярною масою і амінокислотними послідовностями. Гама-інтерферон не має підтипів.

Альфа-інтерферону притаманна антивірусна і антипроліферативна дія. Він пригнічує проліферацію мононуклеарів крові  у відповідь на дію антигенів, мітогенів за рахунок специфічної цитотоксичності. Підсилює кілерну активність лімфоцитів у відношенні пухлин. Може підвищувати продукцію лейкотриєна В4, гальмувати виділення  лейкотриєна С4. Що можна використати для пригнічення анафілактичних і запальних реакцій.

Бета-інтерферон - регулює  проліферацію і функціональну активність макрофагів, підсилює їх протипухлинну активність, активує природні кілери.

Гама-інтерферон - природній регулятор імунної відповіді, володіє також противірусною і протипухлинною активністю, підвищує вираженість (експресію) антигенів гістосумісності  І  і  ІІ класів. Синтез цього виду  інтерферону відбувається під впливом  бактерійних і вірусних антигенів, лектинів. В певній мірі  впливають  на виділення  інтерферону  ІЛ-2, лейкотриєни  В4, С4, D4.

При вірусній інфекції клітини активно синтезують  інтерферон і секретують його у міжклітинний простір, де він зв’язується з специфічними рецепторами сусідніх незаражених клітин. Інтерферон    безпосередньо не діє на віруси.  Після його взаємодії з рецепторами клітин наступає дерепресія й активація генів, які локалізовані у людини на 21 хромосомі. Це приводить до формування 12 нових внутриклітинних білків, які відсутні в клітинах, на які не подіяв інтерферон. При цьому різко, в десятки раз зростає синтез двох нових ферментів: синтетази і протеїнкінази. Синтетаза розщеплює мРНК, пригнічуючи подовження поліпептидного ланцюга, водночас активує в цих клітинах протеїнкіназу, що перебуває там у неактивному стані. Протеїнкіназа фофорилює фактор ініціації, інактивує  його і тим самим гальмує трансляцію  вірусного геному.

Таким чином, під впливом інтерферону  в клітинах синтезується два ферменти, один з яких гальмує синтез вірусних білків, а другий розщеплює  вірусні РНК, що утворились. В кінці кінців навколо вогнища вірусної  інфекції утворюється бар’єр із неінфікованих клітин. Необхідно зауважити, що інтерферони відіграють значну роль в боротьбі з вірусами, але не в попередженні вірусних інфекцій.

 

Описание: Рисунок8

 

Чинники, які  стимулюють  виділення інтерферону. Першим  і найбільш важливим інтерфероногеном є вірусна інфекція. Інтерферон виробляється практично при заражені будь-яким вірусом, як РНК- так і ДНК-містким, причому РНК-місткі віруси - хороші індуктори, тоді як ДНК-геномні, за виключенням поксвірусів - більш слабі. Кінетика синтезу інтерферону в загальному одинакова для всіх вірусів: його продукція  починається приблизно через 4 години після зараження і досягає вершини, коли синтез вірусних  білків  відбувається з максимальною швидкістю, і потім знижується.

Другим сильним стимулятором синтезу інтерферону є двохланцюгова РНК. Це природні двохланцюгові РНК, в тому числі РНК реовірусів, реплікативні форми РНК- містких вірусів, а також синтетичні двохланцюгові полірибонуклеотиди. В той же час ні одноланцюгова РНК чи  ДНК, ні двохланцюгова ДНК або гібридні РНК-ДНК не здатні бути  інтерфероногенами. Активні інтерфероногени повинні бути відносно стійкі до рибонуклеази.

Наступним основним класом індукторів інтерферону є віруси, які нездатні реплікуватись.  Наприклад, віруси в непермісивних клітинах або інактивовані віруси. Частково можна пояснити цей факт наявністю  у цих вірусів двохланцюгової РНК, яка здатна із них вивільнюватись. Напевно тому, інактивований ультрафіолетом реовірус  у  200  разів більш ефективний як стимулятор інтерферону в порівнянні з неінактивованим, тому що в зараженій клітині перший розпадається із вивільненням двохланцюгової РНК.

Недавно було відкрито новий аспект індукції інтерферону вірусами і їх компонентами. Доказано, що деякі структурні білки (білок фібрил аденовірусу і  глікопротеїн HN вірусу Сендай) володіють мітогенною активністю відносно В-лімфоцитів і стимулюють утворення  інтерферону в клітинах селезінки.

Іншими інтерфероногенами, які запускають синтез невеликої  кількості  інтерферону можуть бути бактеріальні ендотоксини, збудники трахоми, мікоплазми, найпростіші, рикетсії, полімери  поліакрилової кислоти, малеїнова кислота і інш.

Ще  одну  важливу групу стимуляторів виділення інтерферону складають метаболічні  активатори. В першу чергу до них відносять  мітогени для нестимульованих лімфоцитів і специфічні антигени для імунних лімфоцитів, промотори   пухлинного росту (бутират, бромдезоксиуридин, дексаметазон, диметилсульфоксид), речовини, які пригнічують утворення мРНК або синтез білка.

Дія інтерферонів, як і гормонів, реалізується на плазматичній мембрані клітини при їх сполучені з особливими рецепторами.  Чітко встановлено, що інтерферон у середині   клітини, в якій він синтезується, не володіє біологічною активністю. Спочату він повинен виділитись, а потім знову адсорбуватись  клітинами.    

 

д ). Природні кілери

Віруси, як відомо, здатні розмножуватись тільки в клітинах господаря, використовуючи  їх репродуктивні механізми. Без сумніву, господар зацікавлений знищити ці заражені клітини до того, як вірус почне в них розмножуватись. Якраз це контролюють  і здійснюють особливі клітини організму - природні кілери (ПК). Вони здатні   розпізнавати вірусні антигени, які  появляються на мембрані інфікованих клітин. Дякуючи цій властивості, ПК  клітини вибирають серед різноманіття клітин тільки ті, які уражені вірусом.

Процес відбувається таким чином. Як  тільки рецептор  природного кілера зв’язується з клітиною зараженою вірусом, ПК- клітина активується і впорскує вміст своїх гранул (білок перфорин)  у позаплазматичний простір інфікованої клітини. За своєю структурою перфорин подібний до С9 компонента комплемента і, як і він, може вбудовуватись в мембрану клітини мішені. Там молекули перфорину полімеризуються, при цьому утворюється трансмембранний канал, що і приводить до лізису клітини. Разом з клітиною знищуються і всі віруси, які в ній знаходились. При цьому ПК- клітина залишається непошкодженою і здатна вступати в контакт з наступною мішенню. Таке явище одержало назву “смертельного поцілунку”.

Описание: Рисунок41

 

Природні (нормальні)   кілери - самостійна популяція мононуклеарних клітин, незалежна від тимусу. Вони містяться у великій кількості в периферичній крові, селезінці і інших органах. Цитотоксичність ПК, виділених із цих органів - різна. Найбільша  активність зафіксована у лімфоцитів периферичної крові, найменша - в клітинах кісткового мозку. Вважають, що природні кілери виконують в організмі різноманітні функції: контролюють ріст первинних і метастатичних пухлинних клітин, контролюють розвиток  мікробних і вірусних інфекцій, виробляють медіатори, приймають участь в імунорегулюючих процесах, контролюють проліферацію і диференціацію гемопоетичних клітин, започатковують розвиток трансплантаційного імунітету. Важливо підкреслити, що природні кілери стійкі до іонізуючої радіації  і не фагоцитуються.

Останнім часом велика увага надається фібронектину, у якого відкрито виражену імуногенну активність. В цьому складному білку матеріалізований зв’язок системи імунітету із внутрішнім середовищем організму. Фібронектин здатний одними активними центрами  приєднуватись до рецепторів клітин (макрофагів, нейтрофілів  і т.д.), а іншими зв’язувати  імунні комплекси (через C1q)  або грампозитивні бактерії. Фібронектин  має спеціальні структури для приєднання  до фібрину, гепарину, колагену. Він володіє  опсонізуючою функцією, здатний фіксувати і обмежувати розповсюдження мікробних антигенів  і імунних комплексів у тканинах організму.

Таким чином, в організмі постійно існує і функціонує розгалужена система вродженого природнього захисту від чужорідних агентів, основу якої складають різноманітні активні речовини, що знаходяться в сироватці крові, секретах, тканинах, органах. Складовою цієї системи є також нормальна мікрофлора організму, яка має виражені антагоністичні властивості  відносно  багатьох збудників. Мікрофаги, макрофаги та природні кілери здатні успішно знищувати чужорідні та змінені власні  клітини, бактерії, віруси. Все це створює першу лінію захисту організму, яка успішно протистоїть збудникам інфекційних захворювань.

Описание: Рисунок42

 

 

 

 

Основні властивості речовин - антигенів

Хімічна природа. Відомо, що речовини із складною хімічною будовою мають значну антигенність. Найбільш виражені антигенні  властивості притаманні білкам. Теоретично із 20 основних амінокислот можна побудувати 1020  різних за антигенними властивостями поліпептидів. Обов’язковою умовою антигенних властивостей білків є доступність тирозинових залишків для рецепторів імунокомпетентних клітин. Проте для прояву їх антигенності має значення не тільки хімічна стуктура, але й їх хімічний стан. Білки – антигенні тільки в колоїдному стані. В порівнянні з білками, полісахариди у чистоìу вигляді рідко є антигенами. Антигенні властивості  полісахариди проявляють в складі складних сполук з ліпідами і білками. В той же час хорошими антигенами є полісахариди клітинної стінки  і капсул бактерій, полісахариди тваринного походження, наприклад, глікоген, речовини, що визначають групи крові людини. 

В комплексі з білками, як гаптенні субстанції, можуть функціонувати такі ліпіди: кардіоліпін, холестерин, лецитин,  кефалін. Вони стимулюють синтез антитіл і реагують з ними.

Важливою властивістю антигенів є їх генетична чужерідність. Відомо, що кожний індивідум має свій індивідуальний набір генів, а значить свій набір макромолекул - білків-антигенів. Якраз, дякуючи цьому, і можливе існування індивідума як такого. Імунна система є тим цензором, контролером, який не допускає в організм речовини з іншою генетичною програмою і слідкує за генетичним складом свого внутрішнього середовища. В звязку з чим існує таке визначення антигенів  - це речовини, які несуть на собі ознаки чужерідної генетичної інформації.

         Антигенні відмінності існують між видами і між окремими особами в середині виду. Речовина являється антигеном для даного виду,    якщо вона генетично чужерідна для її лімфоїдної системи. Ступінь чужерідності  являється важливим фактором  імуногенності антигену. Речовини, дуже подібні  по своїй хімічній структурі  до власних речовин організму, являються слабими антигенами. Речовини, які виконують  у різних організмів одну й ту ж функцію - також погані  антигени (гемоглобін, інсулін та ін.).   В той же час у власному організмі є речовини і тканини, які в період ембріонального розвитку не контактували з лімфоїдною тканиною, а тому лімфоїдна система “не знає” про їх існування. І якщо при певних патологічних процесах ці речовини попадают у кров, лімфоїдна система реагує на них як на чужерідні (кришталик ока, щитовидна залоза, мозкова тканина, сперматозоїди, казеїн та інш.).

Такі речовини являються антигенними для власного організму і називаються аутоантигенами. Крім того, різноманітні процеси в організмі можуть приводити до часткових змін молекул власного організму (віруси, отрути, хімічні речовини, іонізуюча радіація, температурний фактор), і вони також стають антигенами.

Наступною властивістю антигенів є їх макромолекулярність. Чим вища   молекулярна маса, чим складніша їх структура, тим кращими антигенами вони є. Як правило, у хороших антигенів молекулярна маса становить  десятки тисяч дальтон. Чим більше на поверхні антигену різноманітних кінцевих залишків амінокислîт (-СООН, -ОН,  -SО3Н),  моно- і дицукрів, так званих детермінантних груп, тим кращі  антигенні властивості він  має.

Специфічність антигену. Як правило, будь-який антиген складається з двох частин: високомолекулярного носія, який забезпечує макромолекулярність, молекулярну масу (це білок або полісахарид) і детермінантної групи,  від якої залежить специфічність антигену. На одному носію може бути багато детермінантних груп, і на кожну з них синтезуються окремі антитіла (рис. 1).

 

    Описание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image012.jpg

 

     Описание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image013.jpg

 

Специфічність антигену обумовлена  не тільки структурою детермінантної групи, але і її просторовим розміщенням.  Речовини з однаковими детермінантами, але з різним її  просторовим розміщенням (орто-,  парарозміщення, L- i D-структури) - відмінні в антигенному відношенні. Детермінанти специфічності білкових антигенів є комбінацією залишків амінокислот, які створюють певну трьохпросторову конфігурацію, олігопептиди, кінцеві амінокислоти.

Імунологічна специфічність антигенів полісахаридного походження визначається складом цукрів і типом  зв’язку. Цими детермінантами можуть бути моно-, ди- і трисахариди, які складаються із 5-6 простих цукрів. Роль носія, напевно, заключається в тому, що він стабілізує стереохімічну структуру детермінанти в найвигіднішому положенні для з’єднання з активним центром антитіла.

Розрізняють таке поняття як валентність антигену. Валентність антигену – це кількість детермінантних груп на його молекулі. Неповноцінні антигени, як правило, мають лише одну детермінантну групу і тому є одновалентними.

Детермінантні групи антигену розпізнаються рецепторними структурами антитіл і імунокомпетентних клітин. Їх називають епітопами. Епітоп - це та частинка антигену, яка зєднується з активним центром антитіла (ідіотопом).

Велике значення для антигенних властивостей речовини має стабільність конструкції молекули, її жорсткість. Желатина,  маючи високу молекулярну масу, є поганим антигеном через нестабільність конструкції молекули, яка повертається навколо своєї осі. Якщо структуру молекули за допомогою відповідних речовин стабі- лізувати, то желатина стає добрим антигеном.

Види специфічності . Як ми вже говорили, специфічність антигенів визначається особливостями хімічної структури, їх детермінантними групами (епітопами). Розрізняють специфічність видову, групову, типову, гетероспецифічність, органну і тканинну.

Видова специфічність. Кожен вид організму має в органах і тканинах свої характерні антигени. Ці антигени носять назву видових.

У різних індивідумів одного й того ж виду однакові білки відрізняються за  антигенними  властивостями, що обумовлено генотипічно.  Ці відмінності   називаються алотипічними.

Групова специфічність. Серед тварин одного й того ж виду є групи, які відрізняються специфічними антигенами. Такі антигени спільні для груп тварин чи людей називаються груповими або ізоантигенами. У людей розрізняють 14 груп за ізоантигенами еритроцитів, існує також система HLA (лейкоцитарних антигенів), яка відіграє головну роль в реакціях гістосумісності. Проте у повсякденній практиці  найчастіше використовується визначення основних чотирьох груп крові, які асоційовані  з наявністю відповідних антигенів на еритроцитах. При наявності антигена А (група А), В (група В), АВ (група АВ), при відсутності антигенів АВ (група О).  Їх оприділення   має вирішальне значення при переливанні крові.

Описание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image014.jpg

Описание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image015.jpg

Основні групи крові за еритроцитарними антигенами

                                             

 

                

Типова специфічність. Ці антигени обумовлюють відмінності серед штамів одного і того ж виду мікробів. За такими типовими антигенами розрізняють окремі типи стрептококів, менінгококів, ботулінового токсину тощо.

Під гетероспецифічністю розуміють такий стан, коли у різних видів знаходять однакові антигени. Наприклад, так званий  антиген Форсмана знаходять у сальмонел,  баранячих еритроцитах,  нирках гвінейської свинки. Загальні антигени часто зустрічаються в тканинах тварин і мікроорганізмів.

Органна специфічність. Тканини кожного органу мають специфічну хімічну будову, отже, містять специфічні лише для конкретного органу антигени. Такі антигени виявлені в нервовій тканині, нирках, щитовидній залозі, печінці .легенях.

Антигени, які виявляються тільки у певній тканині, називаються тканинними і говорять про тканинну специфічність.

 Розрізняють ще тимусзалежні і тимуснезалежні антигени.

Тимусзалежні антигени - це такі антигени, для імунної відповіді на які потрібна допомога Т-лімфоцитів. Вони повинні мати хоча би одну детермінанту (гаптен) для В-лімфоцита і детермінанту (носій)  для  Т-лімфоцита, з допомогою яких вони взаємодіють із   цими  імунокомпетентними клітинами.  Такими антигенами є деякі білки сироватки, еритроцити барана та інш.

Тимуснезалежними називаються антигени,  для імунної відповіді на які не потрібно допомоги Т-лімфоцèòів. Це високополімерні білки і полісахариди. Молекули цих антигенів  мають значну кількість однозначних детермінантних груп.

 3. Антигени бактерій і вірусів.

Вам відомо, що до складу мікроорганізмів входять білки, полісахариди, сполуки білків з полісахаридами і ліпідами, нуклеїнові кислоти. Складністю хімічної будови  бактерій  зумовлена їх мозаїчність в антигенному відношенні. У бактерійній клітині знаходяться  різноманітні антигени і гаптени, які поділяються на дві групи: групові - загальні для декількох видів бактерій і специфічні видові, які притаманні  тільки даному виду і відсутні  в інших видів.

Варіанти в межах виду розрізняються за антигенами, специфічними для сероварів. Використовуючи  специфічні антисироватки можна диференціювати мікроорганізми в межах роду і виду. Найбільш складними в хімічному відношенні продуктами мікробного походження є білки. Дуже багаті білками мікросомні фракції бактерій. Серед протеїнів бактерій найбільше значення як антигенні субстанції мають муко-, хромо- і нуклеопротеїни. В клітинах сальмонел розрізняють: соматичний - О-, джгутиковий - Н- і капсульний К-антигени, кожен з яких стимулює синтез специфічних антитіл (рис. 3).

 У клітинній стінці грамнегативних бактерій міститься ендотоксин - ліпополісахарид (ЛПС), який є антигеном. Ендотоксини грамнегативних бактерій є полімерами і мають подібну структуру незалежно від виду бактерій. Молекули  ЛПС складаþться  з гідрофільної полісахаридної частини і з гідрофобної - ліпіду А. Специфічність сальмонел залежить від структури специфічних бокових ланцюгів ліпополісахариду, які побудовані з гексоз, пентоз та інш.

В клітинній стінці стафілококів знаходяться  два видоспецифічні антигени. Антиген А - специфічний для S. aureus (тейхоєва кислота) і антиген В - специфічний для сапрофітних стафілококів. Антигенні властивості мають і позаклітинні продукти стафілококів: гемолізини, лейкоцидин, ентеротоксин і коагулаза.

 

Описание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image016.png

     До складу мікроорганізмів входять білки, полісахариди, сполуки білків з полісахаридами і ліпідами, нуклеїнові кислоти. Складністю хімічної будови  бактерій  зумовлена їх мозаїчність в антигенному відношенні. У бактерійній клітині знаходяться  різноманітні антигени і гаптени.
      В клітинах сальмонел розрізняють:
соматичний - О-, джгутиковий - Н- і капсульний К-антигени, кожен з яких стимулює синтез специфічних антитіл.
Знання антигенної  будови бактерій необхідне для серологічної ідентифікації мікробної культури, одержання вакцинних препаратів, діагностичних і лікувально-профілактичних сироваток.

 

Антигени  вірусів. Кожен вірус є складною сукупністю антигенів. Ступінь цієї складності визначається кількістю  вірусоспецифічних білків. Особливою властивістю вірусів, як антигенів, є здатність до реплікації, дякуючи якій збільшується період впливу  антигена на імунну систему. Більшість вірусних антигенів виявились тимусзалежними. Високими  імуногенними властивостями володіють  пептиди вірусних  глікопротеїдів, які містять гідрофільні групи (гемаглютинін вірусу грипу, поверхневий антиген  вірусу гепатиту В, антигени вірусів сказу, ящуру).

Знання антигенної  будови бактерійних клітин необхідне для серологічної ідентифікації мікробної культури, одержання вакцинних препаратів, діагностичних і лікувально-профілактичних сироваток.

Перехресні антигени савців і мікроорганізмів. Виявлено загальні антигени у стрептококів і клітин ендокарду, клапанів серця і нирок. Коклюшні бактерії мають спільні антигени з нервовою тканиною кролика, ряд штамів кишкової палички  - з ізоантигенами А і В еритроцитів людини. З еритроцитарними антигенами мають спільні антигени і  холерний вібріон, і збудник чуми, бактерії тифо-паратифозної групи, вірус  віспи.

Перехресні антигени мікробів і вірусів можуть стимулювати  в організмі синтез антитіл (аутоантитіл), які пошкоджують відповідні тканини організму. Такі патогенетичні механізми досить чітко  проглядаються при ревматизмі, виразковому коліті, деяких  ускладненнях після вакцинації.

 

4. Структура і функція головного комплексу гістосумісності

 

Головний комплекс гістосумісності (ГКГ) - це система генів, яка контролює синтез антигенів,  що визначають несумісність тканин при пересадках та індукують реакції відторгнення трансплантантів. Проте, ці антигени виконують в організмі і інші біологічно важливі функції. Вони є маркерами диференціації Т-лімфоцитів, вони містяться на клітинах-мішенях цитотоксичних Т-лімфоцитів, розміщуючись на В-клітинах і макрофагах, обумовлюють їх взаємодію з Т-хелперами. Продукти ГКГ виконують функцію резервної генетичної інформації для відтворення різноманіття, утворення С3-конвертаз, беруть участь у різноманітних імунологічних процесах.

Поверхневі структури цитомембран клітин, які індукують реакції відторгнення трансплантанта, одержали назву антигенів гістосумісності, а гени, які їх кодують - генів гістосумісності - Н-генів (histocompatibility).

Ці гени є сильними і кодують антигени, що викликають гострі реакції відторгнення.

Головний комплекс гістосумісності досить різноманітна і складна  система, сформована з великої кількості генів і розміщується в невеликому сегменті на шостій парі хромосом і складається з багатьох локусів.

 

Розрізняють три основні класи ГКГ. У межах кожного класу функціонують певні гени, продуктами яких є різноманітні лейкоцитарні антигени (HLA - human leucocyte antigen), білки тощо.

КЛАС ГКГ

                      

II

                

III

                                     

І

ГЕНИ

DP

DS

DQ

DR

C2

FB

C4

HSP70

B

C

E

A

G

F

ПРОДУКТИ ГЕНІВ

HLA-DP

HLA-DS

HLA-DQ

HLA-DR

C2

FB

C4

 

Білки теплового шоку

HLA-B

HLA-C

HLA-E

HLA-A

HLA-G

HLA-F

 

Молекули - продукти ГКГ І класу - це трансмембранні пептиди і складаються з важкого поліпептидного ланцюга, який ковалентно зв’язаний з легкими b2 - мікроглобуліном. Велика частина важкого ланцюга утворює три домени (a1, a2, a3), що виступають над поверхнею клітини. Молекули ГКГ ІІ класу - це трансмембранні гетеродимери, які складаються з двох поліпептидних ланцюгів a і b і формують два домени.

Антигени першого класу розміщені практично на всіх клітинах організму. Антигени другого класу розміщені на В-лімфоцитах, макрофагах, входять до складу рецепторів Т-хелперів і супресорів, беруть участь в імунній відповіді,  клітинному розпізнаванні і взаємодії клітин імунної системи.

Існує багато алелів кожного з локусів:  HLA-AI...A23, HLB-BI...B31, HLA-Cw1...Cwв і т.ін. Гени локусів А, В, С, Е, G, F кодують антигени,які визначаються у серологічних реакціях, а гени локусів D кодують антигени, які визначаються як в серологічних реакціях, так і в реакціях клітинного імунітету.

Гени третього класу кодують компоненти комплементу і білки теплового шоку. Останні виконують захисну роль при клітинному стресі (підвищення температури, зміна РН, осмотичного тиску тощо).

Таким чином, ГКГ є основною генетичною системою, що обумовлює функціювання імунної системи і, в першу чергу, Т-системи імунітету. ГКГ кодує здатність розпізнавати “своє” і “чуже”, здатність синтезувати антитіла, відторгати чужерідні клітини. Він визначає схильність до захворювань людей похилого віку (злоякісні пухлини, діабет, амілоїдоз, серцево-судинні захворювання). Всі ці хвороби постійно супроводжуються недостатністю Т-системи імунітету.

Гаплотип антигенів гістосумісності успадковується повністю, тому кожна половина антигенів дитини ідентична з гаплотипом одного з батьків. Даний індивід може мати максимально 8 антигенів системи HLA, з яких 6 визначається серологічними методами, а 2 - з допомогою лімфоцитів.

Серед народів різних рас є відмінності в частоті антигенів HLA. Серед монголоїдної раси частіше зустрічаються антигени HLA (A9, A11, B5), у африканців - HLA - (A23, A 30, B 17 ).

 HLA - антигени продукти локусів першого класу -  розміщені на всіх клітинах і тканинах. Проте найбільша кількість їх знаходиться в лімфоїдних органах і в крові. Значно менше їх в легенях, нирках, ще менше в м’язах і мозку. Ці антигени розчинні і містяться в молоці, сироватці крові. Від набору лейкоцитарних елементів залежить антигенна мозаїка організму, фактично залежить “я” кожного індивіда. Вважається, що антигени першого класу обумовлюють взаємодію між будь-якими клітинами організму, а антигени другого класу забезпечують взаємодію між клітинами імунної системи.

Основне значення антигенів  (білків) ГКГ полягає в спрямуванні реакції Т-клітин на антигени. Це явище називається ГКГ обмеженням. Яка користь для організму в ГКГ-обмеженні? Активність цитотоксичних Т-лімфоцитів спрямована на клітини власного організму, уражені вірусами, а не конкретно на віруси чи бактерії.

Із набором антигенів HLA  асоційовано ряд захворювань. Антиген В-27 зустрічається у 96%  хворих хронічним анкілозуючим спондилоартритом, у 80%  хворих хворобою Рейтера. HLA-8 зустрічається у 80%  хворих  хворобою Адісона, 60% - ювенільним діабетом. За наявністю тих чи інших лейкоцитарних антигенів можна прогнозувати результати певних захворювань.

Антитіла (імуноглобуліни). Характеристика основних класів  імуноглобулінів

 Імунна система організму безумовно необхідна для його виживання,  без неї смерть від будь-якої інфекції була á практично неминучою. Але якщо навіть не приймати до уваги  цієї життєво важливої функції, імунна система викликає подив, як приклад винахідливості природи.

Елементи цієї системи - клітини і молекули  постійно і пильно оберігають від інфекцій організм. Вони пізнають майже нескінченну кількість різноманітних чужерідних клітин і речовин, відрізняючи їх від клітин і речовин власного організму. Коли збудник попадає в організм, вони виявляють його і мобілізують захисні механізми для його знищення. Вони “памятають“ кожного збудника, так що при повторному зараженні організму тим самим мікробом він захищається більш ефективно, ніж у перший раз. Крім цього,  все це робиться в рамках дуже скромного “оборонного бюджету”- використовується тільки невелика частина геному і ресурсів організму.

Найбільш критичний момент у процесі імунної відповіді - це пізнання, виявлення хімічного маркеру, який властивий “чужому” агенту на відміну від “свого”. Це завдання покладено на  особливі білки, які відрізняються дивовижною різноманітністю молекулярної структури. Ці розпізнавальні білки імунної системи існують в мільйонах, можливо, міліардах різних форм. “Індивідуальність” кожної такої молекули дозволяє їй  знаходити специфічні чужерідні маркери, мішені.

Найбільш відомими розпізнаючими білками є антитіла або  імуноглобуліни (Ig). Існує пять класів імуноглобулінів людини - G, M, A, E, D. Молекули кожного класу складаються з важких і легких поліпептидних ланцюгів.

Легкі поліпептидні ланцюги (L) бувають двох видів або , або і одинакові для всіх класів імуноглобулінів. Важкі ланцюги (Н) у кожного класó різні, і якраз від будови, назви важкого ланцюга і походить назва класу імуноглобулінів.

 

Важкі ланцюги 

 

Клас імуноглобулінів

             g

Ig G

m

Ig M

a

Ig A

e

Ig E

              d

Ig D

 

Причому, в імуноглобуліні в залежності від класу є одна або більше пар важких і легких поліпептидних ланцюгів, звязаних між собою дисульфітними звязками. У кожного імуноглобуліну є тільки один тип легких ланцюгів або l, або k.  Таким чином,  структурні формули кожного класу імуноглобуліни можна записати таким чином: Ig G - g2l2,,g2k2 , Ig M - (m2l2)5, (m2k2)5, Ig A - (a2l2)n , (a2k2)n, IgD - d2l2,  d2k2 ,Ig E -  e2l2, e2k2. У кожному класі імуноглобулінів розрізняють постійні ділянки – С(С – сonstat – постійний) і змінні V(variabile - /ріабельний, змінний), які залежать від виду детермінантної групи антигену. Давайте на прикладі Ig G більш детально розглянемо будову імуноглобуліну.

 

Постійні ділянки поліпептидних ланцюгів спільні для одного класу антитіл, зумовлюють загальні властивості: здатність звязувати комплемент, фіксуватись на клітинних рецепторах, проходити через плаценту.

 

Молекули імуноглобулінів складаþться з компактних тісно скручених ділянок поліпептидних ланцюгів - доменів (глобул), які мають від 100 до 120 амінокислотних залишків. Між доменами одного ланцюга і  доменами двох ланцюгів, які розміщені поряд, існує взаємодія. Як видно з малюнку IgG по довжині має 5 доменів.

Кожен з доменів виконує певну біологічну функцію, що видно з малюнку. Vl , VH  -  звязує  антиген, тут розміщений активний центр антитіла, СН2 - фіксує С1q, СН3 - забезпечує фіксацію на В-лімфоцитах, макрофагах, К-клітинах.

Специфічність антитіла обумовлена відповідністю конфігурації активного центру детермінантній групі антигена, що в свою чергу повязано з певною послідовністю амінокислот у варіабельних ділянках важких і легких ланцюгів.

 

Активний центр -  це щілина між варіабельними ділянками важкого і легкого ланцюгів імуноглобуліну. Функціонально він автономний, тому що здатний звязувати антигенну детермінанту  в  ізольованому вигляді.

 В звязку з тим, що багато антигенних детермінант дуже подібні  між собою за конфігурацією, один і той же активний центр може зєднуватися з декількома детермінантами, які дещо собою різняться. Доказом цього може бути  той факт, що до однієї й тієї ж самої антигенної детермінанти постійно виявляють багато різновидностей антитіл. Імунні сироватки можуть містити у своєму складі декілька антитіл різної специфічності, хоча відомо, що існують високоспецифічні антитіла, які здатні розрізняти тільки конкретну антигенну детермінанту.

В університеті ім. Тафта в домені СН2  Ig G  виділено тетрапептид (289-292), який одержав  назву тафтсин. Він має широкі біологічні властивості: стимулює фагоцитарну активність лейкоцитів, цитотоксичну дію Т-лімфоцитів і інш. У складі СН3 (341-344) виявлено пептид, який одержав назву ригін і має властивості, подібні до тафтсину.

Поряд з активними центрами цілої молекули вивчені такі структурні ділянки,  які відкриваються і починають проявляти свою активність лише після розщеплення  антитіла (імуноглобуліну). Якщо подіяти на імуноглобулін папаїном, то він розділяється на три частини: на два антигензв‘язуючі фрагменти –Fab(fragment antigen binding) і один – здатний до кристалізації – Fc – фрагмент (fragment cristalisatione).

Fab- фрагменти  - це реально існуючі компоненти біологічного середовища в нормі і патології. Вони несуть на собі спеціалізовані структури, що виступають в ролі аутоантигенів і стимулюють синтез постійно циркулюючих антитіл - гомореактантів або аглютинаторів.

Fс - фрагмент імуноглобуліну  також являється  імунорегуляторним  фактором. Це чітко підтверджено відносно його дрібних пептидів, що утворюються після їх відщеплення  протеазами.

Кінцевий пептид домена CH  ( 23 амінокислотних залишки ) здатний активувати  В-лімфоцити, підміняючи в цьому відношенн³ активність Т-хелперів.

Імуноглобуліни мають виражені антигенні властивості. Розрізняють 3 види антигенів: ізотипові, алотипові, ідіотипові. Ізотипові антигени  - ідентичні для всіх осіб даного виду. Алотипові антигени - внутрішньовидові - вони є у одних осіб даного виду і відсутні у інших. Ідіотипові детермінанти - властиві тільки антитілам, які синтезуються конкретним клоном плазматичної клітини.

Характеристика  імуноглобулінів різних класів.

Клас імуноглобуліну, який синтезується на певний антиген залежить від носія, а не від гаптену (детермінантної групи).

 

Імуноглобуліни класу G. Після синтезу IgM настає більш високий етап імунної відповіді - утворення IgG. Цей клас імуноглобулінів продовжує  синтезуватись протягом тривалого часу після попадання антигену і звязує не тільки корпускулярні антигени, але й розчинні, дрібні субстанції. Імунологічна память відносно цих антитіл зберігається  довго, і у випадку необхідності організм може протягом короткого часу різко збільшуваòи кількість антитіл цього класу. IgG -  основний клас імуноглобулінів, який складає 70 % всіх імуноглобулінів. У значній мірі він виділяється у відповідь на повторне попадання антигену в організм. В процесі імунної відповіді відбувається переключення синтезу  IgM  на   IgG.   IgG  порівняно термостабільні (витримують  нагрівання при  75 С  30 хв). При такій   експозиції  IgM  швидко  руйнуються.  Період  піврозпаду  IgG - 23  доби.

IgG  нейтралізують віруси, токсини, опсонізуюче діють на бактерії, звязують комплемент. Їх активність  по відношенню до токсинів  у сотні раз вища  ніж у IgM.     IgG - єдиний  імуноглобулін, який проходить через плаценту і захищає   в перший час після народження дитину від збудників дифтерії, правця, коклюшу, кору  та інш. За структурою важких ланцюгів серед   IgG  розрізняють  чотири підкласи: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4.

Імуноглобуліни класу М. Імунна відповідь організму розпочинається із синтезу IgM. Вони синтезуються швидко, але імунологічна память у клітин, які їх синтезують або відсутня, або зберігається короткотривало. Період піврозпаду цього імуноглобуліну- 5 діб. Він містить додатковий ланцюг J, який обєднує 5 мономерів в одну структуру. IgM  має 10 активних центрів і додатковий домен   СH4, який  активно фіксує комплемент. Основним джерелом IgM являється селезінка. IgM  знаходиться в крові і секретах, чим в основному обумовлені бактерицидні властивості цих речовин. У жінок вміст IgM в сироватці значно більший ніж у чоловіків, тому і бактерицидні властивості сироватки крові жінок значно вищі. IgM має виражені гемолітичні властивості, що обумовлено звязуванням  значної кількості комплементу. Імунітет проти збудників кишечних інфекцій, в основному, повязаний з цим класом імуноглобулінів, але вони не проходять через плаценту. Тому від матері новонароджені не одержують ці антитіла, і від кишечних інфекцій вони беззахисні. В той же час нестача IgM компенсується за рахунок поступлення в організм дитини IgM i IgA з молоком матері, ось чому так  важливо годувати дитину материнським молоком.

IgM являються так звані холодові аглютиніни, які спостерігаються в сироватці хворих холодовою алергією. Вони склеюють еритроцити при 4C. Це антитіла (аутоантитіла) до Fc фрагменту IgG. Їх находять серед всіх класів імуноглобулінів    (крім IgD), але найбільш часто серед IgM.

 

Імуноглобуліни класу А. За будовою виділяють сироваткові та секреторні IgА. Сироваткові IgA  можуть мати структуру мономеру (80 % ), димеру- або полімеру. В останніх двох є ще додатковий ланцюг J , який об’єднує ці мономери. Сироваткові імуноглобуліни А складають 10-20 % всіх імуноглобулінів сироватки.

Секреторні імуноглобуліни найчастіше бувають у вигляді димеру, до якого приєднується секреторний компонент (SP-фрагмент), який захищає IgA від руйнування протеазами. Секреторний імуноглобулін становить біля 1 %  всього сироваткового IgA і складає основну частину імуноглобулінів, що виділяються  на слизових оболонках. Значна кількість його міститься в слині, кишковому соці, молоці та інших секретах. Сироватковий мономерний IgA синтезують плазмоцити кісткового мозку, лімфатичних вузлів і селезінки, секреторний (S IgA) - плазмоцити лімфоїдної тканини слизових оболонок кишечника, верхніх дихальних шляхів, сечостатевої системи. Секреторний Ig A має виражені бактерицидні властивості. Він у декілька разів більш активний по відношенню до грамнегативної флори, ніж IgM і в десятки разів  в порівнянні із IgG.

 

S IgA - основний захисний фактор від вірусів і існує незалежно від сироваткового. Показано, що місцева резистентність слизових від вірусних інфекцій тісно повязана з кількістю S IgA на слизових оболонках.

Тому для максимального ефекту імунізації антигенами вірусів поліомієліту, грипу, парагрипу їх необхідно  вводити на поверхню слизових кишечника, чи відповідно верхніх дихальних шляхів.

S IgA, розміщуючись на поверхні слизових оболонок, захищає їх від адгезії на них патогенних мікроорганізмів. Є дані про те, що недостатня кількість в організмі  IgA споріднена із схильністю до аутоімунних захворювань. Концентрація  S IgA найвища у молозиві - 1 500 мгл, вмісті тонкого кишечнка - 750 мгл, жовчі - 500 мгл.

 

Описание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image017.jpg

 

Імуноглобуліни класу Е. Ці імуноглобуліни одержали назву реагінів і відіграють основну патогенетичну роль в алергічних реакціях негайного типу.  Ig E синтезуються у шкірі, лімфоїдній тканині дихальних шляхів і кишечника. За своєю структурою вони дещо відрізняються від IgG. В IgE на один домен більше (СН4). Ця властивість обумовлює особливості біологічної функції IgE - здатність адсорбуватись на базофілах і тучних клітинах при допомозі цього додаткового домену Fc -  фрагменту. Кількість Ig E у здорових людей - 0,0002 гл. Його рівень у сироватці підвищується при бронхіальній астмі, екземі, полінозах та інш.

 

Імуноглобуліни класу D. Будова цього класу імуноглобулінів подібна до IgG. Проте  вони не здатні    фіксувати   комплемент. Порівняно  більша  кількість  IgD перебуває   в судинах,  ніж за  їх  межами. У сироватці крові  його  кількість  становить  0,01-0,02 г  л,  проте     у  спинномозковій  рідині  концентрація сягає 5-7  мг л, при    незначних  кількостях  імуноглобулінів  інших класів.  

 

 

IМУНО-

  ГЛОБУЛІН

            ОСНОВНІ ФУНКЦІЇ

IgG

Основні антитіла при вторинній імунній відповіді. Опсонізуючи бактерії, сприяють активізації фагоцитозу. Фіксують комплемент, сприяючи лізису бактерій. Нейтралізують бактерійні токсини і віруси. Проходять через плаценту.

IgA

Секреторні IgA попереджують адгезію бактерій і вірусів на слизових оболонках. Не  фіксують  комплемент.

IgM

Першими синтезуються при попаданні антигена. Фіксують комплемент.Не проходять через плаценту. Антигенні рецептори на поверхні В-лімфоцитів.

IgD

Не вияснена. Знаходяться на поверхні В-лімфоцитів, як і в сироватці.

IgE

Реалізують гіперчутливість негайного типу шляхом виділенням тучними клітинами і базофілами медіаторів після приєднання антигена. Основний захист від глистної інвазії шляхом виділення ензимів з еозинофілів. Не фіксують комплемент.

 

 

Динаміка утворення антитіл.

Кількість і швидкість утворення антитіл на кожен антиген генетично детермінована. Кожному виду тварин характерна своя динаміка синтезу антитіл. Вона також залежить від дози антигену, шляхів його проникнення в організм. Перший контакт з антигеном  зумовлює  первинну  імунну  відповідь,  при якій розрізняють   чотири  фази  синтезу антитіл:

   Індукції (лаг-фаза) - триває від моменту проникнення антигену в організм до початку зростання кількості антитіл (24-96 годин).

 Логарифмічного   збільшення титру антитіл - продовжується  2-7 днів.

 Максимальної  концентрації  антитіл.

 Зменшення продукції антитіл -  декілька тижнів, місяців і навіть років (жовта гарячка - 60 років, кір - 8 років).

Повторна імунізація через декілька тижнів або місяців приводить до інтенсифікації імунної відповіді. Латентний період наростання титру антитіл різко скорочується. Титри сягають значних величин і зберігаються на високому рівні тривалий час. При  цьому  тривалість   кожної  фази реакції інша. Спостерігається  значне скорочення фази індукції. Потім наступає  раптове  збільшення  антитіл   у сироватці (одночасно зявляються  IgG і  IgM), які  знаходяться  там триваліший період,  ніж   при   первинній  імунній  відповіді.

Повторні введення антигену з інтервалом у 2-3- дні протягом 2-3 тижнів приводять до гіперімунізації і сприяють значному  підвищенню титрів антитіл, що використовується при одержанні відповідних імунних сироваток. Значно підвищують  інтенсивність імунної відповіді різноманітні підсилювачі, так звані адюванти. Адювантами  можуть  бути мікобактерії, хімічні сполуки (фосфат  алюмінію, гідроксид капьцію, гідроксид алюмінію), олії  та інш.

 

Серологічні реакції при бактерійних інфекціях.

 

Всі серологічні реакції використовуються з двоякою метою: 1) для виявлення антитіл у сироватці хворого з допомогою стандартних антигенів-діагностикумів - для серологічної діагностики інфекційної хвороби; 2) для визначення невідомих антигенів (бактерій, грибів, вірусів) за відомими стандартними сироватками-антитілами - для серологічної ідентифікації збудників.

Якщо в реакції антитіла з антигеном беруть участь низькодисперс-ні антигени (бактерії, клітини), спостерігається феномен, або реакція, аглютинації (РА); при взаємодії антитіл з високодисперсними антиге­нами (полісахариди, білки та їх комплекси) утворюються преципітати (флокуляти). У реакції преципітації (РП) завдяки полівалентній природі антигену й антитіла утворюються ґратчасті структури, будова яких залежить від кількісного співвідношення антигену й ан­титіла  

Коли до комплексу антиген — антитіло приєднується комплемент, відбувається  реакція зв'язування  комплементу (РЗК).

Взаємодія антитіла з антигеном може зумовлювати нейтралізацію токсину антитоксином (РН), активацію системи комплементу, реакцію негайної  гіперчутливості.

Антитіла, що належать до класів IgA і IgE, не мають властивості спричинювати РП, РА, РЗК-

У ряді випадків з'єднання антитіла з антигеном може бути неміц­ним; оборотність комплексу антиген—антитіло відбувається в результа­ті конформаційних змін молекули антитіла, при надлишку антигену або зменшенні спорідненості між антигеном і антитілом, а також під впли­вом зовнішніх факторів (температура, кислотність середовища та ін.).

Усі імунологічні реакції поділяють на моно- й полісистемні.

РЕАКЦІЯ АГЛЮТИНАЦІЇ Аглютиніни — антитіла, що мають властивість спричиняти скле­ювання відповідних бактерій, еритроцитів, лейкоцитів, тромбоцитів, клітин тканин, корпускулярних хімічних часточок з адсорбованими на них антигенами або антитілами з утворенням конгломератів (аглю-тинатів), видимих неозброєним оком.

Додавання відповідних імунних сироваток до зависі бактерій спричиняє їх аглютинацію  і випадання в осад у вигляді пластівців або зерен. В реакції аглютинації (моносистемній, прямій, двокомпонентній) беруть участь антитіло (аглютинін) і корпускуляр­ний антиген (аглютиноген); вони взаємодіють у певних кількісних співвідношеннях і при наявності електроліту (0,85 % розчин натрію хлориду).

 

Описание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image018.png

РА бактерій з відповідними аглютинуючими сироватками харак­теризується специфічністю. Проте може траплятися групова аглютина­ція, тобто склеювання близьких, споріднених мікроорганізмів, хоч і в слабших розведеннях сироватки. Схематично це можна зобразити так: бактерія А містить аглютиногени а, Ь, с, бактерія В — b, c, d, бактерія С — с, d, є, а в сироватках крові імунізованих тварин утво­рюються  відповідні  їм  аглютиніни.

Для виявлення специфічних аглютинінів у сироватках крові тва­рин, імунізованих складним комплексом антигенів бактеріальної клітини, застосовують метод адсорбції аглютинінів (реакція висна­ження   Кастеллані).

За допомогою методу адсорбції аглютинінів вивчають також анти­генну структуру бактерій; крім того, його використовують для при­готування специфічних аглютинуючих і лікувальних сироваток, вакцин і діагностикумів. Аглютинуючі сироватки, добуті методом адсорбції аглютинінів, називають монорецепторними. Вони дають змогу точніше визначати видову залежність низки збудників інфекційних  захворювань.

При імунізації тварин рухливими бактеріями, що містять джгути­кові (Н) і соматичні (О) антигени, у них виробляються відповідно Н- і О-аглютиніни. Джгутикові аглютиніни спричиняють швидше склеювання бактерій у вигляді пухких пластівців, сома­тичні аглютиніни порівняно повільно утворюють конгломерати бакте­рій у вигляді дрібних зерен. На цій підставі Н-аглютинація називається крупнопластівцевою, а О-аглютинація — дрібнозер­нистою.

 

Описание: Im9Описание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image020.jpg                

 

    Бактерії, що містять Vi-антиген, слабко або зовсім не аглютинують­ся О-сироватками, але добре аглютинуються Vi-сироватками. Це до­водить, що О- і Vi-антигени, так само як О- і Vi-антитіла, мають різну структуру.

 

Описание: R_2_Serol_invest

 

 

При здійсненні РА треба враховувати феномен затримки аглюти­нації. Це буває як при занадто великих, так і при малих концентра­ціях імунної сироватки, взятої для РА. Цей феномен властивий усім реакціям імунітету і має враховуватись при лабораторній діагно­стиці інфекційних захворювань.

РА широко застосовують для серологічної діагностики черевного тифу, паратифів А і В (реакція Відаля), бруцельозу (реакція Райта), висипного тифу (реакція з рикетсіями Провачека), туляремії, лепто­спірозу та інших захворювань, коли за допомогою відомих бактерій (діагностикумів) визначають у сироватці крові хворих відповідні аглютиніни.

 

Описание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image022.jpg

РА використовують для ідентифікації виділених у хворих, людей і тварин мікроорганізмів із застосуванням заздалегідь відомих аглюти­нуючих сироваток.

 

Крім прямої аглютинації, у практиці діагностики інфекційних за­хворювань застосовують також реакцію непрямої гемаглютинації (РИГА), сутність якої полягає в тому, що антиген, який використо­вується для проведення РА з сироватками крові хворих, попередньо адсорбований на поверхні еритроцитів барана. Зокрема, РНГА засто­совують при діагностиці черевного, висипного тифу і паратифів, ту­беркульозу, токсоплазмозу та ін. Для здійснення РНГА можна вико­ристати спеціальні еритроцитарні діагностикуми (завись формалізова­них еритроцитів, «навантажених» антигенами або антитілами).

 

Описание: R_6_types_agglutination

Описание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image024.jpg

 

Реакція аглютинації латекса (РАЛ) Для постановки РАЛ використовують сенсибілізовані частинки полістиролового латекса діаметром  0,5-1,2 мкм, які в присутності гомологічного імунологічного реагента (антигена або антитіла) склеюються. Ця реакція відбувається досить швидко – протягом 2-7 хв, що дозволяє її застосовувати як експрес-метод виявлення антигенів і антитіл. Навантажені антитілами часточки латексу широко використовуються для виявлення антигенів вірусів і бактерій.

Навантажуючи латекс антигенами, можна визначати наявність антитіл у сироватці хворого. Таку модифікацію РАЛ використовують для виявлення протигрипозних, протикраснушних, протикорових антитіл тощо.

 

Описание: R_4_agglutination

Реакція коаглютинації (КОА). Для постановки КОА  використовують золотисті стафілококи (штам Cowan 1). У клітинній стінці цих мікроорганізмів міститься білок А, який має значну спорідненість до Fc фрагмента IgG людини і кролика. Тому молекули IgG після адсорбції на стафілококах, що мають білок А, орієнтовані в оточуюче середовище своїми вільними Fab фрагментами, в яких знаходиться активний центр антитіла.

Реакцію ставлять на скляних пластинках,  змішуючи рівні об’єми (1-2 краплі) досліджуваного матеріала (кров, сеча, слина, фільтрати фекалій та інш.) і стафілококового діагностикуму. Суміш ретельно перемішують  і через 2-5 хв на темному фоні враховують результати.  На темному фоні повинна чітко буде проглядатись дрібнозерниста аглютинація стафілококів.

 

Описание: R_15_coagglut

 

1. Реакція преципітації відрізняється від аглютинації за характером антигенів: в реакції аглютинації вони корпускулярні, навіть цілі клітини, а в реакції преципітації – молекулярні, в розчинному стані. Антигенами можуть бути екстракти мікроорганізмів, тканин, органів, хімічні речовини.

Реакція преципітації (РП) — взаємодія розчинного антигену (пре-ципітиногену) й антитіла (преципітину) в присутності електроліту (0,85 %   розчин натрію хлориду).

РП має високу чутливість і специфічність. Вона дає змогу виявити антиген (преципітиноген) у розведенні 1 : 1 000 000 і 1 : 10 000 000. Як преципітиногени можуть бути використані білки тваринного, рос­линного і бактеріального походження: кров, сироватка крові, екстрак­ти з різних органів і тканин, харчових продуктів білкового похо­дження (м'ясо, риба, молоко), фільтрати культур мікроорганізмів або тканин, уражених ними. Преципітиногени збудників сибірки, чуми, туляремії термостійкі. Деякі преципітиногени витримують нагрівання до температури  120—180 °С.

Відомо понад 20 модифікацій РП, які поділяють на кілька груп: РП у пробірках, капілярах, на предметних стеклах, фільтрувальному папері,  ацетатцелюлозній плівці, в гелі та ін.

РП використовують у діагностиці сибірки, туляремії, віспи та ін., а також при вивченні антигенної структури деяких груп бактерій. У судовій медицині за допомогою РП визначають видову належність плям крові, сперми; в санітарній експертизі виявляють домішки мо­лока одного виду тварини у молоці іншого виду, добавляння штучного меду до натурального, фальсифікацію м'ясних, рибних, борошняних виробів і т. д. У біології РП застосовують для встановлення генетич­них зв'язків близьких між собою видів тварин, рослин, мікроорга­нізмів.

Феномен преципітації полягає в тому, що антитіла (преципітини), зєднуючись із розчинними антигенами (преципітиногенами), зумовлюють утворення осаду (преципітату) або помутніння розчину. За титр реакції приймають найбільше розведення антигена, яке дає позитивний результат.

Феномен преципітації широко використовується в мікробіологічній практиці.  В судово-медичній експертизі його застосовують для визначення видової належності крові. За допомогою специфічних преципітуючих сироваток проти білка людини, різних тварин і птахів можна встановити, якому виду належить виявлена кров. Таким же чином визначають можливу фальсифікацію продуктів (мясо, мед). Ця реакція застосовується для діагностики епідемічного цереброспінального менінгіту, чуми, дизентерії,  визначення інфікованості збудником сибірки продуктів і матеріалів тваринного походження (шкіра, хутро, щетина).

Описание: R_19_Ring_precipitation

 

 

               Описание: R_18_Precipitation

 

Для аналізу складу антигенів широкого поширення набула реакція преципітації в гелі. Розрізняють просту і подвійну дифузію в гелі.

Проста імунодифузія (реакція Удена). Агаровий гель, який містить преципітуючу сироватку, поміщають у вузькі пробірки і зверху нашаровують розчин антигена. Дифундуючи в гель, антиген звязується з відповідними антитілами, утворюючи мутні лінії преципітації (рис. 17.10.). Розміщення ліній в агарі визначається концентрацією відповідного антигена.

Подвійна імунодифузія за Оклі і Фулторпом. На відміну від попереднього методу у подвійній імунодифузії реагенти розділені шаром нейтрального гелю, який не містить реагентів. На поверхню гелю, змішаного з специфічною сироваткою, вносять шар нейтрального гелю, після застигання якого нашаровують антиген. Дифундуючи назустріч один одному, антиген і антитіла зустрічаються в шарі нейтрального геля та утворюють лінії преципітації.

Подвійна радіальна імунодифузія за Ухтерлоні. В агарі, який розлитий тонким шаром в чашках Петрі або на предметних скельцях, за допомогою спеціальних штампів роблять круглі лунки на однаковій відстані одна від одної (4-10 мм). У лунки вносять досліджувану сироватку і розчин антигена в різних розведеннях або різні антигени. Із лунок антигени й антитіла дифундують назустріч один одному, і в точці їх оптимального співвідношення утворюється преципітат у вигляді тоненьких білих ліній. Якщо в сироватці є різні антитіла або антигени декількох видів, зявляються декілька ліній преципітації.

 

Описание: R_25_Precipitation

 

Описание: R_22_Ouchterloni

 

 

Ухтерлоні розрізняв 4 основні варіанти реакції між антигеном і антитілом :

1) при взаємодії ідентичних  антигенів із специфічними антитілами лінії преципітації зливаються, утворюючи дугу;

2) коли обидва антигени неідентичні - лінії преципітації перехрещуються при умові, що сироватка містить антитіла проти двох антигенів;

3) при частковій ідентичності лінії преципітації нагадують дугу із шпорою. Чим більшою є спорідненість антигенів, тим шпора менше виражена і розміщується ближче до дуги;

4) обидві лінії перехрещуються і одночасно зливаються. Це означає, що обидва антнгена містять як одинакові, так і різні детермінанти, які вступають в реакцію з антитілами поліспецифічної сироватки

         

Описание: Антиген А    Антиген А    Антиген А1   Антиген А        Антиген А     Антиген В





Сироватка анти А            Сироватка анти А                          Сироватка анти А
Сироватка анти В

 

 

 

 


Описание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image032.pngОписание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image033.pngОписание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image034.png                 

 

 

 

                                 Варіанти результатів постановки реакції імунодифузії Ухтерлоні

Однією із різновидностей реакції преципітації в гелі є проста радіальна імунодифузія за Манчіні. За її допомогою визначають концентрацію імуноглобулінів у сироватці крові.

Методика постановки реакції наступна. Розтоплений агар при температурі 56°С змішують з відповідною антисироваткою (анти IgG, IgM чи IgA) у співвідношенні 3:1 і швидко вливають у чашку Петрі або на скляні пластинки. Після його застигання з допомогою трафарета роблять лунки. У кожну дослідну лунку вносять по 0,5 мкл досліджуваної сироватки. У чотири контрольні лунки додають у чотирьохкратних розведеннях стандартну сироватку  з відомим вмістом імуноглобулінів.

Після чого чашки або пластинки  поміщають у вологе середовище в ексикатор на 24-48 год при 4°С і оцінюють результати реакції. Вимірюють діаметри кілець преципітації навколо лунок. За величиною діаметрів кілець преципітації навколо лунок із стандартною сироваткою будують калібровальну криву. При цьому враховують, що у певному   інтервалі концентрації імуноглобулінів діаметр кільця прямо пропорційний логарифму концентрації імуноглобулінів .

 

Описание: R_26_Mancini_test

 Реакція радіальної імунодифузії Манчіні

Феномен преципітації широко використовується в мікробіологічній практиці. Зокрема, у судово-медичній експертизі його застосовують для визначення видової належності крові. За допомогою специфічних преципітуючих сироваток проти білка людини, різних тварин і птахів можна встановити, якому виду належить виявлена кров. Таким же чином визначають можливу фальсифікацію продуктів (мясо, мед). Ця реакція застосовується для діагностики епідемічного цереброспінального менінгіту, чуми, дизентерії тощо. Особливе значення має реакція термопреципітації Асколі, яку використовують для визначення інфікованості збудником сибірки продуктів і матеріалів тваринного походження (шкіра, хутро, щетина). Із досліджуваного матеріалу шляхом кипятіння екстрагують сибірковий антиген, який потім використовують для реакції.

Реакція Ухтерлоні за інформативністю переважає всі інші методи, в основі яких лежить феномен преципітації. Її використовують для визначення антигенного складу органів і тканин, як нормальних, так і пухлинних, кількості антигенів у складних системах. Вона має важливе значення в діагностиці дифтерії, віспи та інших захворювань.

2. Імуноелектрофорез є поєднанням двох методів – електрофорезу в гелі і наступної після нього подвійної імунодифузії.

Для проведення реакції імуноелектрофорезу використовують скляні пластинки, предметні скельця, на які наносять тонкий шар агару або агарози. Спочатку антигени розміщують в центрі пластинки і розділяють їх в електричному полі. Потім у канавку, зроблену в агарі паралельно до лінії розділу антигенів, вносять специфічну сироватку. Дифундуючи назустріч один одному, антигени і антитіла у місці контакту утворюють дуги преципітації.

 

Описание: R_28_Immunphores

 

Лізини і реакції лізису

Лізинами називають специфічні антитіла, які спричиняють розчи­нення бактерій, клітин рослин і тварин. Лізис бактерій відбувається за участю двох інгредієнтів: специфічного антитіла, яке є в імунній сироватці, і неспецифічної речовини будь-якої нормальної й імунної сироватки — комплементу.

Лізини мають властивість розчиняти бактерії, трепонеми, лептоспіри (бактеріолізини), а також спричиняти глибокі порушення структури еритроцитів (гемолізини), лейкоцитів та інших клітин (ци­толізини). Вони мають усі основні властивості антитіл, але діють на антиген тільки  в присутності  комплементу.

Реакція лізису моносистемна, непряма, трикомпонентна. У зв'язку з нестійкістю комплементу в реакціях лізису використовують консервований комплемент, найчастіше сироватку крові морської свинки. Консервують комплемент добавлянням натрію хлориду в концентра­ції до 10 %, або 4 % борної кислоти, або 5 % натрію сульфату, а та­кож висушуванням при низькій температурі у вакуумі (ліофілізація).

 

Описание: I:\Farma 05-06\05. Імунітет. Види імунітету. Неспецифiчнi фактори захисту органiзму..files\image037.jpg

                                     а                       б                            в

              Послідовні фази лізису (а, б, в) холерних вібріонів.

 


При імунізації кролів зависсю еритроцитів барана у них в крові накопичуються антитіла, що мають властивість змінювати еритроцити, в результаті чого адсорбційний зв'язок між гемоглобіном і стромою еритроцитів порушується, гемоглобін легко проникає з еритроцитів в оточуючу рідину і вона забарвлюється в рожевий колір. Нагрівання імунної сироватки при температурі 56 °С протягом ЗО хв супроводить­ся втратою її гемолітичних властивостей внаслідок інактивування комплементу, а добавляння свіжої сироватки крові тварини, навіть неімунізованої, знову відновлює гемолітичні властивості імунної сироватки. Якщо в пробірку вмістити у відповідних кількісних спів­відношеннях гемолітичну сироватку (антитіло), еритроцити барана (антиген) і комплемент, то протягом кількох хвилин суміш із каламут­но-червоної   стає   рожевою   (лаковою).

Реакція гемолізу має яскраво виражену специфічність. її викори­стовують як індикатор для реакції зв'язування комплементу.

Отже для реакції лізису необхідні антиген, антитіло й комплемент. Антигеном можуть бути мікроорганізми, еритроцити або інші клітини. Як антитіло (лізин) використовують специфічну сироватку або сироватку хворого. Залежно від того, проти яких клітин спрямована дія лізинів, вони мають свої назви: проти бактерій – бактеріолізини, спірохет – спірохетолізини, еритроцитів – гемолізини, проти інших клітин – цитолізини. Комплемент при утворенні комплексу клітина (антиген) – антитіло, звязується з ним, активується за класичним шляхом і викликає розчинення клітини. Без комплементу лізис клітини неможливий. Розрізняють декілька реакцій лізису: бактеріолізу, гемолізу, цитолізу.

Реакція зв'язування комплементу

Специфічна взаємодія антитіла й антигену супроводиться адсорб­цією комплементу. У зв'язку з тим що процес адсорбції комплементу комплексом антиген — антитіло не можна спостерігати візуально, як індикатор у цю реакцію введена гемолітична система, що складає­ться із зависі еритроцитів і відповідної гемолітичної сироватки, за допомогою якої виявляють зв'язування комплементу.

У РЗК використовують дві системи: 1) антиген + антитіло + + комплемент; 2) завись еритроцитів + гемолітична сироватка. РЗК має високу специфічність і виражену чутливість. За механізмом дії ця реакція непряма, п'яти компонентна, гетерологічна. РЗК відбу­вається у дві фази: у першій фазі антиген взаємодіє з антитілом (вза­ємна адсорбція), у другій — комплемент зв'язується комплексом антиген — антитіло.

РЗК застосовують у діагностиці сифілісу (реакція Вассермана), висипного тифу, Ку-гарячки та інших рикетсіозів, а також багатьох вірусних захворювань. Розроблено модифікації РЗК, що використо­вуються для визначення як антитіл, так і антигенів у крові хворих. Підготовка, титрування інгредієнтів і методика здійснення реакції повніше наведені в посібнику для практичних занять.

 

Характерною відмінністю РЗК від реакції аглютинації й преципітації є участь в ній, крім антигена й антитіла, інгредієнтів реакції гемолізу, яка виступає у вигляді індикаторної системи. Взаємодія антигена з антитілом не завжди зумовлює візуальні зміни, які дозволяють визначити результат реакції. Проте відомо, що при утворенні комплексу антиген - антитіло до нього завжди приєднується комплемент. Якщо антиген і антитіло не відповідають один одному, то комплемент не звязується, залишається вільним у системі. При додаванні комплексу еритроцити барана – гемолізини вільний комплемент, звязуючись з ним, викликає гемоліз еритроцитів. Цей принцип і покладено в основу РЗК. При відповідності антигена антитілу з ним звязується комплемент. Щоб переконатись в цьому, додають еритроцити барана й гемолітичну сироватку. При відсутності гемолізу роблять висновок, що реакція позитивна, при наявності гемолізу – реакція негативна.

 

Описание: R_31_CFT

 

Описание: R_32_CFT

Описание: R_33_CFT

Джерела інформації

А – Основні:

1. М. С. Творко, С. І. Климнюк, Н. І. Ткачук  Основи імунології, Тернопіль ТДМУ «Укрмедкнига», 2009, 297 с.

2. Дикий І.Л., Холупяк І.Ю., Шевельова Н.Ю. та ін. Мікробіологія Харків, вид-во НФаУ "Оригінал", 2006 р. - 432 с

3. І. О. Ситник, С. І. Климнюк, М. С. Творко Мікробіологія, вірусологія, імунологія. Тернопіль, “Укрмедкнига”, 2009. –392 с.

4.Микробиология. Руководство к лабораторным занятиям под ред. М. Л. Дикого, Киев, 2004. – 583 с.

5. Климнюк С.І., Ситник І.О., Творко М.С., Широбоков В.П. Практична мікробіологія: Посібник // Тернопіль: Укрмедкнига, 2004. – 449с.

 

В. Додаткові:

1. Медична мікробіологія, вірусологія та імунологія під ред.. В. П. Широбокова// Вінниця: Нова Книга, 2011.- 952 с.

 

 

.