Антигены микробов

25.10.2015

Животный мир живет в окружении массы микробов, однако только их небольшая часть вызывает заболевания. Такие микробы именуют патогенами. Степень болезнетворности патогенов, т.е. их способности вызывать заболевание, называется вирулентностью. Высоковирулентные микробы обладают большей способностью индуцировать болезнь по сравнению с маловирулентными микроорганизмами. Среди патогенных микробов выделяют первичные патогены, т.е. микробы, которые, попадая в здоровый организм даже в низких количествах, вызывают заболевание вне условий подавления его иммунной защиты. К первичным патогенам относят вирус собачьей чумы (Distemper virus), вирус иммунодефицита человека (HIV — Human immunodeficiency virus), вызывающий заболевание, которое называется синдромом первичного иммунодефицита — СПИДом, бруцеллы (Brucella abortus), индуцирующие контагиозный аборт и др. Другие микробы, населяя ткани здорового организма, не вызывают его заболевания. Болезнь развивается только при иммунодефиците, т.е. в условиях нарушения функций системы иммунитета. Такие микробы называют оппортунистическими, а болезни ими вызываемые — оппортунистическими инфекциями. К ним относят, например, заболевания, вызываемые бактериями Pasteurella hemolytica; пневмонию, вызываемую простейшими (одноклеточные грибы?) Pneumocystis carnii; токсоплазмоз, индуцируемый токсоплазмами Toxoplasma gondii; желудочно-кишечные инфекции, вызываемые Isospora, Giardia, Entamoeba, в т.ч. криптоспороз, вызываемый Cryptosporidium; грибковые оппортунистические инфекции, в частности кандидоз полости рта и/или пищевода, вызываемый грибками Candida albicans, криптококкоз, вызываемый грибками Cryptococcus neoformans, гистоплазмоз, вызываемый грибками Histoplasma capsulatum, и др.
В силу множественности микробных форм, окружающих организм и проникающих в его ткани, защита особи системой иммунитета от болезнетворного влияния патогенов предполагает прежде всего распознавание особенностей антигенной структуры этих микроформ и затем формирование эффекторных механизмов, направленных на их разрушение и выведение образованных фрагментов из организма.

В общем виде антигены бактерий представлены четырьмя основными структурами — О-антигены клеточной стенки, К-антигены капсулы, F-антигены пили и H-антигены жгутиков (рис. 7.4). Основная структура клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий показана на рис. 7,5. Клеточная стенка грамположительных бактерий преимущественно представлена пептидогликанами (чередующиеся цепи N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмураминовой кислоты, перекрестно сцепленные с короткими боковыми пептидными цепями), Пептидогликан (мукопептид, муреин) составляет 40-90% массы клеточной стенки. В клеточной стенке содержатся также в небольших количествах белки, полисахариды, липиды. С пептигликана-ми клеточной стенки ковалентно связаны тейхоевые кислоты. Именно эти структуры (липотейхоевые кислоты) грамположительных бактерий распознаются Toll-подобными рецепторами (TLR2, TLR4) эффекторов врожденного иммунитета. Клеточная стенка грамотрицательных бактерий включает полисахарид-липид-бековые структуры. Наружная и цитоплазматическая мембраны бактерий представлены фосфолипидами, между которыми локализуется пептидогликан, связанный с наружной мембраной липопротеином. Липополисахарид (ЛПС) наружной мембраны состоит из трех фрагментов — липида А (консервативная структура), коровой части (ядро) и высоковариабельного полисахаридного компонента. Последний состоит из олигосахарида, прикрепленного к липиду А, и серии повторяющихся трисахаридов. Полисахаридный компонент грамотрицательных бактерий именуется как О-антиген. Липополисахариды грамотрицательных бактерий токсичны, получили название эндотоксины.
Капсула бактерий характеризуется белковой или полисахаридной природой, содержит гексозамины, характеризуется высокой иммуногенностью, защищает бактерии от действия внешних факторов, антитела против К-антигенов могут защитить инфицированное животное.
Пили представляют собой короткие отростки, покрывающие поверхность некоторых грамотрицательных бактерий. Пили участвуют в процессах конъюгации бактерий и прикрепления их к клетке. Антитела к F-антигенам могут проявлять высокую протективную активность, предотвращая адгезию бактерий к тканевой поверхности.
Жгутики содержат белок — флагеллин, который известен так же, как жгутиковый или Н-антиген.

Среди других антигенов бактерий следует отметить белок порин, белки теплового шока и экзо- и эндотоксины, Порины формируют поры в поверхности грамотрицательных бактерий. Белки теплового шока образуются в больших количествах при бактериальном стрессе, экзотоксины — это токсические белки, секретируемые бактериями. Токсины, которые являются структурным компонентом бактериальной клетки и высвобождаются в процессе гибели бактерий, называют эндотоксинами.
Экзотоксины образуются грамположительными бактериями, являются высокоиммуногенными молекулами, индуцирующими образование антитоксических антител или антитоксинов. Эндотоксины образуются грамотрицательными бактериями, они менее токсичны по сравнению с экзотоксинами и индуцируют образование меньшего количества антител. Токсины обнаружены и у риккетсий, однако токсические свойства проявляет только живой возбудитель. В 1890 г. Беринг и Китазато, прогревая дифтерийный и столбнячный токсины при 70° в течение часа, показали, что эти продукты утрачивают ядовитые свойства, но их способность индуцировать образование антител сохраняется. Такие, лишенные ядовитости, антигены именуют анатоксинами или токсоидами. В последующем Рамон получил анатоксин в результате обработки токсина формальдегидом. Этот способ получения анатоксинов прижился, и их получают с помощью метода, предложенного Рамоном.
Вирусы характеризуются как внутриклеточные паразиты, содержат сердцевину (core), состоящую из нуклеиновой кислоты, окруженной слоем белковых субъединиц. Белковый слой называется капсидом, субъединицы — капсомерами. Белки капсида являются хорошими иммуногенами. Некоторые вирусы окружены оболочкой, содержащей липогликопротеины. Полная структура вируса называется вирионом. Вирусы являются облигатными внутриклеточными паразитами, от действия иммунной системы инфицируемого организма, в частности его антител, они защищены клеткой, в геном которой интегрируется вирусная нуклеиновая кислота. В связи с этим новые белки, кодируемые генами вируса, экспрессируются на поверхности инфицированных клеток. Несмотря на то, что они синтезируются в клетках животных, эти антигены являются чужеродными для системы иммунитета инфицированного организма. Они несут печать чужеродного генома, и клетки, их экспрессирующие, распознаются NK-клетками и цитотоксическими Т-лимфоцитами как «не свои», генетически чужеродные, подлежащие деструкции.
Помимо бактерий и вирусов животные могут инфицироваться грибами, гельминтами, различного рода паразитами. Они состоят из различных структур, включающих белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты. Однако их иммуногенная активность весьма различна и не всегда индуцирует высокоэффективный протективный иммунитет.
К немикробным антигенам, требующим особого внимания, относятся антигены лейкоцитов (они получили название антигенов главного комплекса гистосовместимости) и антигены групп крови, среди которых наибольшего внимания заслуживают антигены эритроцитов.