Иммунный ответ (иммуногенез)

Различают следующие формы иммунного ответа: гуморальный им­мунный ответ, клеточный иммунный ответ, иммунологическая память и иммунологическая толерантность.

Гуморальный иммунный ответ. Иммунный ответ в виде продукции специфических антител (иммуноглобулинов) происходит следующим образом (Рис. 15).

Макрофаги фагоцитируют проникший в организм антиген, пере­варивают, перерабатывают (осуществляют процессинг), концентриру­ют его детерминантные группы и в соединении с Ia-белком предс­тавляют на своей поверхности (презентация) эту антигенную инфор­мацию Т-хелперам и В-лимфоцитам. Ia-белок образуется в макрофа­ге, образование его кодируется Ir-геном, который таким образом регулирует иммунный ответ. При этом макрофаги выделяют интерлей­кины (монокины), стимулирующие Т-лимфоциты, и, в свою очередь, Т-хелперы продуцируют интерлейкины (лимфокины), стимулирующие пролиферацию (размножение) и дифференциацию В-лимфоцитов и прев­ращение их в плазматические клетки, продуцирующие антитела про­тив данного антигена. Процесс этот регулируется Т-лимфоцит-суп­рессорами, которые тормозят его. Таким образом, гуморальный им­мунный ответ формируется при трехклеточной кооперации, то есть

при участии макрофагов, В-лимфоцитов, Т-лимфоцитов. Некоторые

антигены, имеющие высокополимерное строение, способны вызвать

образование антител без участия Т-хелперов. Такие антигены назы­вают тимуснезависимыми, например, липополисахариды грамотрица­тельных бактерий.

Защитная роль гуморального иммунитета осуществляется таким образом, что антитела, специфичные к данным бактериям, соединя­ются с ними, подготавливают их, делают чувствительными к лизису при участии комплемента, к обезвреживанию фагоцитами. Для неко­торых патогенных бактерий, которые обладают антифагоцитарной ак­тивностью, например, стафилококки, бруцеллы, возбудители тубер­кулеза, фагоцитоз бывает завершенным только при участии специфи­ческих антител - опсонинов. Что касается антитоксинов, то их за­щитная роль заключается в непосредственном соединении с токсина­ми и нейтрализации их.

Антитела участвуют также в реакциях гиперчувствительности немедленного типа (ГЧНТ).

Пассивная передача гуморального иммунитета возможна с по­мощью сыворотки крови, поскольку антитела (иммуноглобулины) цир­кулируют в крови.

Клеточный иммунный ответ формируется при взаимодействии макрофагов и Т-лимфоцитов. Макрофаги передают антигенную инфор­мацию Т-лимфоцитам. Интерлейкины (монокины), выделяемые макрофа­гами, стимулируют Т-хелперы, те, в свою очередь, выделяют интер­лейкины (лимфокины), стимулирующие дифференциацию и пролиферацию Т-лимфоцитов и превращение их в иммунные лимфоциты: Т-эффекторы (Т_е) и Т-киллеры (Т_к). В дальнейшем Т_е участвуют в реакциях ги­перчувствительности замедленного типа, а Т_к - в уничтожении чу­жеродных клеток ("клеток-мишеней").

Клеточный иммунитет лежит в основе воспалительных процес­сов, противоопухолевого, противовирусного, трансплантационного иммунитета.

Пассивная передача клеточного иммунитета не осуществляется с помощью сыворотки крови. В эксперименте возможна передача с помощью иммунных лимфоцитов, в клинике - с помощью интерлейки­нов.

Иммунологическая память. При формировании иммунного ответа часть В- и Т-лимфоцитов, получив антигенную информацию, не разм­ножаются. Такие долгоживущие клетки памяти, сохранившие свою

специфичность, обеспечивают более быстрый и сильный вторичный

иммунный ответ при повторном введении антигена.

Иммунологическая толерантность - специфическая неотвечае­мость на определенный антиген. Это явление, обратное иммунному ответу. Благодаря врожденной иммунологической толерантности им­мунная система в норме не реагирует на антигены собственного ор­ганизма. Приобретенную толерантность можно создать искусственно.

Явление иммунологической толерантности используется при трансплантациях и при аутоиммунных заболеваниях.

Антитела (иммуноглобулины)

Антитела (иммуноглобулины) - белки плазмы крови, которые образуются в организме под влиянием антигенов. Основным свойс­твом антител является специфичность, то есть способность соеди­няться с тем антигеном, который вызвал их образование. Специфич­ность антител обусловлена активными центрами, то есть участками молекулы иммуноглобулина, которые соединяются с детерминантными группами антигена. Число активных центров называют валентностью антител.

Антитела содержатся в жидкой части крови и в других жидкос­тях организма. Сыворотку, содержащую антитела, называют иммун­ной, в отличие от нормальной, не содержащей специфических анти­тел.

Химическая природа антител. Это гликопротеиды. Состоят из двух тяжелых полипептидных цепей - Н-цепей (англ. heavy - тяже­лый) с молекулярной массой 60 кД каждая и двух легких цепей - L-цепей (англ. light - легкий) с молекулярной массой 20 кД каж­дая. Цепи связаны дисульфидными мостиками (Рис. 16). Как в лег­ких, так и в тяжелых цепях имеется вариабельная V-область с не­постоянной последовательностью аминокислот, и константная С-об­ласть. Аминокислоты в полипептидных цепях направлены таким обра­зом, что их NH₂-концевые группы расположены в вариабельной час­ти, а СООН-концевые группы - в константной.

При обработке протеолитическим ферментом папаином молекула иммуноглобулина распадается на Fab-фрагменты (англ. fragment an­tigen binding - фрагмент, связывающий антиген) и Fc-фрагмент (англ. fragment cristalline - кристаллизующийся фрагмент). В состав Fab-фрагмента входит целиком легкая цепь и часть тяжелой

цепи, концевые их части составляют активный центр. В состав

Fc-фрагмента входят остатки двух тяжелых цепей.

Активный центр молекулы иммуноглобулина по конфигурации со­ответствует конфигурации детерминантной группе антигена. Он очень мал, занимает лишь 2% поверхности антитела. Описанная мо­номерная молекула иммуноглобулина имеет два активных центра, то есть может связать две молекулы антигена.

Будучи белками, антитела (иммуноглобулины) обладают анти­генной, видовой специфичностью. Детерминантная группа, определя­ющая специфичность, расположена в области Fc-фрагмента. Наличие антигенной специфичности иммуноглобулинов имеет практическое значение, так как позволяет обнаружить их с помощью антиглобули­новых сывороток.

Различают пять классов иммуноглобулинов, которые обознача­ются IgG, IgM, IgA, IgD, IgE и отличаются между собой по физи­ко-химическим свойствам и биологическим функциям (Рис. 17).

И м м у н о г л о б у л и н ы к л а с с а G ( I g G )

являются мономерами, то есть состоят из двух легких и двух тяже­лых цепей, молекулярная масса 160 кД, константа седиментации (скорость осаждения в центрифуге) 7S. Составляют основную массу сывороточных иммуноглобулинов (70-80%). Единственные из всех классов проникают через плаценту и играют важную роль в защите новорожденного от инфекции.

И м м у н о г л о б у л и н ы к л а с с а М ( I g M )

первыми появляются после введения антигена. Молекула IgM состоит из 5 субъединиц, то есть является пентамером. Молекулярная масса 360 кД, константа седиментации 19S. Содержание в сыворотке крови 5-10%.

И м м у н о г л о б у л и н ы к л а с с а А ( I g А )

синтезируются в селезенке, лимфоузлах и подслизистом слое дыха­тельных путей и кишечного тракта. По физико-химическим свойствам неодинаковы и могут иметь константы седиментации 7, 9, 11 и 18S. Часть IgA попадает в кровь - это сывороточные IgA. Большая же часть IgA- это секреторные SIgA, у которых два или три мономера соединены между собой секреторным фрагментом, защищающим имму­ноглобулин от разрушения ферментами. Секреторные SIgA проникают на поверхность слизистых оболочек, содержатся в секретах и игра­ют важную роль в защите организма от проникновения возбудителей, например, вирусов гриппа, полиомиелита.

И м м у н о г л о б у л и н ы к л а с с а D ( I g D )

- молекулярная масса 180 кД, константа седиментации 7S. Содержа­ние в сыворотке крови около 0,2%. Роль IgD пока неизвестна.

И м м у н о г л о б у л и н ы к л а с с а Е ( I g Е )

- молекулярная масса 200 кД, константа седиментации 8S, содер­жатся в нормальной сыворотке крови в небольших количествах (0,002%). Их называют также реагинами, поскольку они способны присоединяться к клеткам (цитофильны) и принимают участие в ре­акции анафилаксии.

Ф о р м а и р а з м е р ы и м м у н о г л о б у -

л и н о в G и М были изучены в электронном микроскопе. IgG имеют форму вытянутых эллипсов с тупыми концами, а IgM - форму паучка с пятью ножками.

Динамика образования антител (Рис. 18. Синтез антител про­текает в две фазы. Первая - индуктивная, которая длится 3-5 су­ток от момента введения антигена до появления антител в крови. Вторая - продуктивная, когда антитела появляются в крови, коли­чество их нарастает к 15-30 суткам и затем снижается. Иммунный ответ после первого введения антигена называют первичным. Осо­бенностью его является то, что первоначально синтезируются IgM, затем IgG.

Вторичный иммунный ответ развивается при повторном введении того же антигена и отличается от первичного следующими особен­ностями: индуктивная фаза короче (1-2 суток), уровень антител нарастает быстрее, достигает более высоких значений и сохраняет­ся дольше, медленно снижаясь в течение нескольких лет. При вто­ричном иммунном ответе с самого начала образуются IgG. Более быстрая и сильная выработка антител при вторичном иммунном отве­те объясняется тем, что после первичного введения в организме остаются "клетки памяти", которые при вторичном введении того же антигена быстро размножаются и интенсивно включают процесс обра­зования антител.

В практической медицине учитываются особенности динамики антителообразования:

1)при составлении рациональных графиков вакцинации с опреде­ленными интервалами;

2)при экстренной профилактике столбняка людям, получившим травму, если они были ранее привиты столбнячным анатоксином, вводят не антитоксическую сыворотку, которая может дать нежела-

тельные аллергические реакции, а анатоксин, - в расчете на быст­рый и сильный иммунный ответ;

3)при серологической диагностике дифференцируют первичное заболевание сыпным тифом от рецидива (болезни Брилля) по наличию в крови больного IgM.

Виды антител. Принято различать полные и неполные антитела. П о л н ы е антитела имеют не менее двух активных центров, по­этому при постановке реакции агглютинации, преципитации и других реакций иммунитета он обусловливают видимый эффект. Н е п о л - н ы е антитела способны соединяться с антигеном, но видимой ре­акции агглютинации или преципитации не наблюдается. Причина в том, что неполные антитела имеют только один активный центр, способный соединяться с антигеном (второй блокирован). Неполными являются антитела к резус-антигену эритроцитов. При многих ин­фекциях они появляются наряду с полными антителами. Для выявле­ния неполных антител используют реакцию Кумбса.

По характеру действия антитела разделяют на антимикробные, антитоксические, вируснейтрализующие, гемолизины, аутоантитела и др. Антимикробные антитела вызывают агглютинацию бактерий или преципитацию антигенов, извлеченных из них, лизис бактерий при участии комплемента, усиление фагоцитоза - опсонизацию; антиток­сины нейтрализуют токсины; вируснейтрализующие антитела оказыва­ют противовирусное действие. Аутоантитела вырабатываются орга­низмом против собственных белков и клеток при изменении их хими­ческой структуры или при освобождении антигенов из разрушившихся органов и тканей, или при утрате естественной иммунологической толерантности к каким-то собственным антигенам.

Моноклональные антитела. При введении антигена в иммунный ответ вовлекается множество лимфоцитов. Они могут различаться между собой по специфичности, различия эти могут быть совсем незначительными. Однако при иммунизации даже таким антигеном, который содержит одну детерминантную группу, образуются антите­ла, различающиеся по своей специфичности.

Для получения антител одной специфичности необходимо полу­чить потомство-клон (греч. klon - отпрыск, ветвь) из одного лим­фоцита. Но лимфоциты в искусственной питательной среде не разм­ножаются. Только раковые клетки могут неограниченно культивиро­ваться in vitro.

Задачу получения культуры клеток, полученных из одного лим-

фоцита и способных размножаться в питательной среде, решили Г.

Келер и К. Мильштейн (1975 г., Нобелевская премия, 1984 г.). Ав­торы разработали методику получения гибридом от слияния лимфоци­тов иммунизированных животных с миеломными клетками. Слияние осуществляется с помощью полиэтиленгликоля или электрического разряда. Полученные гибридомы наследуют от лимфоцита способность синтезировать специфическое антитело, а от миеломной клетки спо­собность бесконечно размножаться в питательной среде in vitro. Синтезируемые гибридомами антитела могут быть получены в неогра­ниченном количестве. Антитела идентичны и по специфичности, и по классу иммуноглобулинов. Таким образом, полученный in vitro пре­парат может служить идеальным по специфичности средством для ди­агностики и лечения (Рис. 19).