Общее представление об антигенах (АГ). Свойства АГ

Первоопределением АГ было определение с точки зрения инфекц. иммунологии: АГ - определенные микроорганизмы, вещества ими синтезированные, которые, попадая в макроорганизм, наряду с иммунным ответом вызывали определенные заболевания.

С т.зр. общей иммунологии: АГ - разнообразные по химической структуре вещества, несущие на себе признаки генетически чужеродной информации и при попадании в многоклеточный организм вызывающие иммунный ответ.

Свойства антигенов:

1)чужеродность («не свое»),

2) антигенность;

3)иммуногенность (способность инициировать иммунную систему к формированию эффекторов, нейтрализующих АГ-ю чужеродность);

4) специфичность (отличие данного Аг от индивидуального антигенного состава реципиента).

Эти свойства проявляются только при попадании АГ в организм. АГ делятся на:

1) Полноценные (протеины, нуклеопротеины, липополисахариды, полисахариды)

2) Неполноценные – гаптены – относительно просто устроенные соединения, не обладающие в обычных условиях способностью вызывать полноценный имм. отв. (простые: моносахара, лекарственные вещества, орг. и неорг. соед., сложные).

Для проявления свойств АГ у гаптенов необходимо: введение этих веществ вместе с определенными веществами – адъювантами (с ярко выраженным раздражающим эффектом)+присоединение гаптенов к эндогенным белкам и изменение структурной организации.

Свойства, способствующие появлению у молекул антигенности:

1. Химическая природа (гетерополимерное строение)

2. Молекулярность и агрегатное состояние (молекулярная масса больше 10 кДа, образование агрегатов)

3. Пространственная организация поверхностных структур (эпитопы-антигенные детерминанты).

Эпитопы: 1) прерывистые/комбинированные (временные структуры, образованные радикалами аминокислот, наход. на расстоянии); непрерывистые/сиквенциальные, 2)постоянные; индуцибельные, 3) внутренние;внешние, 4) Т-зависимые(чаще сиквенциальные); Т-независимые(чаще прерывистые).

На проявление свойств будет влиять не только вещество, но и организм: путь введения, особенности распределения вещества в организме, молекулярный вес, физико-химические свойства, характер метаболизма in vivo и свойства образующихся метаболитов, особенности организации иммунной системы в данном участке тела, состояние организма на момент попадания АГ, видовой принадлежности.

АГ по происхождению делятся на:

1. АГ одноклеточных ораганизмов (соматические (LPS, н-АГ), протективные (нк и отдельные белки), эндо- и экзотоксины);

2. АГ многоклеточного организма

а.) Эндогенные: изоАГ (в норме не АГ); аутоАГ (нормальные иммуногены – АГ забарьерных тканей (тк. мозга, вещества тестикул, гаматоофтальмический барьер, барьер в щитовидной железе; патологические-опухолевые); АГ ГКГС;

б) Экзогенные: патогены; лечебные сыворотки

30. Главный комплекс гистосовместимости (ГКГС) I, II, III класса – общая характеристика.

ГКГС (HLA или МНС) – группа близкосцепленных генов, кодирующих в основном иммунологически значимые молекулы 3-х классов.

В 50-60-х г. ХХ в. иммунологи, занимающиеся проблемами трансплантологии, обнаружили на поверхности клеток определенные молекулярные структуры, ответственные за межклеточные контакты в данном организме, которые в то же время обуславливают наличие особенностей, отличающих их от других тканей организма, и ответственных за реакцию иммунного отторжения трансплантанта. Кроме этого, параллельно исследователи обратили внимание на то, что выраженность имм. отв. имеет генетическую предрасположенность. Были открыты у мышей отдельные гены, продукты которых и отвечают за выраженность иммунного ответа – гены IR. Обнаружено наличие в геноме генов, ответственных за гистосовместимость.

С общебиологической точки зрения АГГКГС это те молекулы с участием которых происходит:

1) презентация чужеродного агента для последующего распознавания Т-клеточным рецептором;

2) именно в НLА регионе есть специальные гены и.о., определяющие способность данного организма развивать и.о. на конкретный антиген;

3) особенности генов и продуктов HLA фактически определяют наследственную предрасположенность к некоторым патологиям;

4) продукты этих генов определяют некоторые поведенческие реакции.

Отличительной особенностью этих молекул является чрезвычайное их разнообразие и вариабельность, что и является основой высокоспецифичности для каждого организма. Часто их называют «паспортом белой крови».

Комплекс МНС расположен у человека в 6-й, а у мышей – 17 хромосоме и занимает значительный участок ДНК, включающий около 50 генов. Основными особенностями его являются полигенность (наличие нескольких неаллельных генов, белковые продукты которых сходны в структурном и функциональном отношении), полиморфизм (присутствие многих аллельных форм одного и того же гена – локус А имеет больше 40 специфичностей). Это определяет антигенную индивидуальность особей данного вида. Идеальных доноров нет!

Все гены комплекса делятся на три группы. Каждая группа включает гены, контролирующие синтез полипептидов одного из трех классов: HLA-I, HLA-II, HLA-III.

Особенности номенклатуры: 3 компонента:

1)аббревиатура всей система HLA,

2)локус, содержащий эту структуру,

3)номер АГ.

Например: HLA-B-12.

Выраженность экспрессии и представленность АГ отличается от клетки к клетке. Более того, даже на 1 клетку представленность разных классов изменяется в зависимости от функциональной активности. Это используется для т.н. «фенотипирования».

31.Молекулярные особенности структурной организации ГКГС I класса. Характеристика продуктов работы ГКГС I класса. «Пептид-связывающая бороздка». Молекулярные механизмы презентации антигена ГКГС I класса.

Гены I класса-A,B,C,G,I,F.

HLA-I – рецепторные структуры, которые образованы 2 ппц, т.е. это гетеродимер, образованный 1 α-цепью-тяжелая, 50-55 кДа, гипервариабельна, с 3 внеклеточными доменами α1,2,3, кодирующимися разными локусами) и 1 константной цепью – β2-микроглобулина. α1 и α2 домены нековалентно связаны с β2-микроглобулином, это пептид-связывающая бороздка (ПСБ).

	ПСБ

В ПСБ локализован номинальный АГ- эпитоп. АГ ГКГС не выносятся на поверхность, если в ПСБ у них нет эпитопа. В норме АГ ГКГС имеются на всех ядросодержащих клетках, минимальное количество на эндотелиоцитах роговицы. Их количество увеличивается под влиянием простагландинов и др.

Механизм работы HLA-I:

1. Молекулы этого комплекса синтезируются в клетке и накапливаются в ЭПР, где ждут определенного сигнала.
2. Для работы этих молекул необходимы продукты 2-х генов второго гена HLA-II.

В частности, продукты одного гена – это так называемая «иммунная протеосома» - ферментный самокомпартментализующийся протеолитический комплекс в цитоплазме. Центральная часть протеосомы-ворота, содержащие шапероны, они расщепляют белок на n число пептидов. Субстратом для нее являются 1) собственные внутриклеточные белки (нормальные или патологические), 2) белки вирусов/внутриклеточных паразитов. Она их распознает и фрагментирует с образованием пептидов. Второй продукт – специальные транспортные белки, которые подхватывают пептиды и несут в ЭПР.

3. Номинальный антиген связывается с бороздкой и выносится на поверхность. HLA-I выносят в норме информацию о собственных белках.

АГ ГКГС-I распознаются цитотоксическими лимфоцитами (Т-киллерами с маркерами CD3+ CD8+). В случае, если в качестве номинального АГ-нормальный свой пептид, то Т-лимфоцит, «поздоровавшись» с клеткой, идет дальше, если чужеродный эпитоп - Т-киллер задерживается, контактирует и реализует свой цитотоксический эффект.

32.Молекулярные особенности структурной организации ГКГС II класса. Характеристика продуктов работы ГКГС II класса. «Пептид-связывающая бороздка». Молекулярные механизмы презентации антигена ГКГС II класса.

Некоторые участки этого комплекса кодируют классические трансплантантные локусы: DP, DR, DQ. Гены данного класса ГС активно функционируют не во всех клетках организма. Экспрессия их наблюдается на иммунокомпетентных клетках (макрофаги, дендритные кл., В-лимфоциты). Степень их экспрессии регулируется изменением концентрации цитокинов. Под действием интерферона-γ эти молекулы появляются на поверхности Т-лимфоцитов, эндотелиоцитов, эпителиоцитов. С некторыми аллельными вариантами АГ ГКГС-II ассоциированы некоторые наследственные заболевания (напр., сахарный диабет). АГ ГКГС-II без номинального АГ на поверхности клеток не обнаруживаются. Активны в качестве АПК.

АГ ГКГС-II – рецепторные молекулы, т.е. молекулы, встраивающиеся в плазматическую мембрану. Состоят из 2 различных типов ппц (приблизительно по 230 аминок-х остатков): α и β. Они имеют по 2 внеклеточных домена: α1 и α2, β1 и β2. α1 и β1 образуют ПСБ (пептид-связывающую бороздку), в которой находится номинальный АГ.

Особенности функционирования:

1. α и β-ппц накапливаются в аппарате Гольджи, в составе ПСБ имеется инвариантный (константный) пептид, который удерживает их рядом и стабилизирует комплекс.

2. В ходе независимого фагоцитоза, после того, как поглощен чужеродный агент и произошла его деструкция, образуются фрагменты-эпитопы, поступающие в ЭПР (на этапе фаголизосомы).

3. В ЭПР перемещаются α и β-ппц с инвариантным пептидом из аппарата Гольджи. В ЭПР инвариантный пептид расщепляется катепсином и его место занимает номинальный АГ.

4. После этого происходит вынос образовавшегося комплекса на плазматическую мембрану

Номинальный Аг в составе АГ ГКГС-II кл. распознается рецептором Т-хелпера (CD3, CD4). В зависимости от совокупности ко-стимулирующих эффектов и от типа локуса (DP, DR, DQ) Т-хелпер трансформируется в Th1/Th2, что определяет тип иммунного ответа.

Если Th1, то секретируется интерферон γ, и Т-клетка переходит в Т-киллер, который покидает зону лимфатического узла в поисках источника АГ. Если Th2, то секретируется интерлейкин 4 и 5, что способствует переходу В-лимфоцита в плазмоцит.

Взаимодействие между АПК, Т- и В-лимфоцитами происходит по механизму двойного распознавания (рецептор Т-хелпера сначала распознает свое, а затем уже чужое).

33. Молекулярные особенности структурной организации ГКГС III класса. Характеристика продуктов работы ГКГС III класса: регуляторы активности цитохрома Р450, компоненты комплемента, белки теплового шока, фактор некроза опухолей.

Гены данного класса не кодируют классических трансплан.-х АГ. Продуктами этих генов не являются рецепторные молекулы, но имеют очень важное значение для функционирования в целом системы резистентности живых организмов. Гены данного класса кодируют следующие продукты:

- регуляторы активности цитохрома Р450 (фермент микросомального окисления);

- С4,С2-компонент комплемента и белок В. Участвуют в классическом пути активации комплемента;

- некоторые белки теплового шока (HSP-70), выполняют протективную функцию при экстремальных ситуациях

- фактор некроза опухолей – TNF-α и β. Один из разновидностей цитокинов, которые обуславливают регуляцию работы АПК и др. субпопуляций лейкоцитов, определяет степень выраженности воспалительной реакции, регулятор иммунного ответа. Участвует в локальном воспалении, цитотоксичен для некоторых видов опухолей; фактор экспрессии HLA 1-го типа, которые могут выделяться на эндотелиоцитах, что увеличивает вероятность аутоиммунной патологии.

Продукты генов ГКГС-III класса, несмотря на то, что не кодируют трансплантантные АГ, имеют очень важное значение для иммунной системы.