Антигены

(греч. anti- против + gennao создавать, производить)

биоорганические вещества, которые обладают признаками генетической чужеродности (антигенности) и при введении в организм вызывают развитие иммунного ответа.

Антигенность присуща не только белкам, но и многим сложным полисахаридам, липополисахаридам, полипептидам, а также некоторым искусственным высокополимерным соединениям. А. могут находиться в микробах (микробные антигены) и в тканях (тканевые антигены) животных и растений. Иммунный ответ на введение А. может проявляться в виде стимуляции выработки антител, клеточных реакций замедленной гиперчувствительности, трансплантационного иммунитета или возникновения толерантности (см. Иммунитет).

Термин «антиген» употребляется в двояком смысле: для обозначения определенного очищенного от примесей молекулярно-гомогенного вещества (например, кристаллический сывороточный альбумин, яичный альбумин, очищенный микробный токсин и др.) или сложных препаратов, клеток или тканей, содержащих большое количество отдельных антигенных веществ.

Микробные А. являются основой иммунизирующих препаратов — вакцин (Вакцины), в т.ч. анатоксинов — бактериальных экзотоксинов, обезвреженных формалином. Наиболее значимые для развития невосприимчивости вакцинирующие А. носят название протективных.

Для проявления антигенности большое значение имеет молекулярная масса. например, антигенность приобретают аминокислоты, соединенные в полипептидную цепь достаточной величины и сложности. Имеются вещества, достаточно специфичные, чтобы нести признаки чужеродности, но обладающие малой величиной молекулы. Они вызывают реакции иммунитета в смеси со специальными стимуляторами антителогенеза. Минимальная молекулярная масса, необходимая для проявления антигенности, должна быть не менее десятка тысяч. например, яичный альбумин (один из низкомолекулярных полноценных антигенов) имеет молекулярную массу 40000, сывороточный альбумин — около 70000. Протеины с меньшей молекулярной массой могут стимулировать выработку антител при их введении со стимуляторами типа адъюванта Фрейнда. К таким веществам относятся, например, рибонуклеаза (молекулярная масса 13000), инсулин (молекулярная масса 6000). Наименьшая молекулярная масса веществ, против которых удалось получить антитела без их присоединения к другим, более крупным молекулам, составляет примерно 1000 (вазопрессин, ангиотензин). Полипептиды, размер которых превышает 8 аминокислот, обязательно являются антигенами.

Существует несколько объяснений значения величины молекулярной массы для осуществления ее антигенных функций. Высказывались предположения о значении того факта, что более крупные молекулы эффективнее захватываются макрофагами и дольше не выводятся из организма. В дальнейшем было получено более рациональное объяснение этого явления. Вскоре после открытия Т- и В-лимфоцитов и их взаимодействия для инициирования иммунного ответа было показано, что лимфоциты несут на своей поверхности разные рецепторы. Рецепторы В-лимфоцитов имеют сродство к малым структурным специфичностям молекулы антигена, к его антигенным детерминантам; Т-лимфоциты обладают рецепторами к основной несущей части молекулы. Для индукции иммунного ответа необходимо стимулирование обоих типов лимфоцитов, в котором существенное значение имеет величина молекулы антигена.

Вещество как антиген характеризуют чужеродность, антигенность, иммуногенность, специфичность.

Чужеродность — неотделимое от антигена понятие. Без чужеродности нет антигена применительно к данному организму. например, альбумин кролика не является антигеном для этого животного, но генетически чужероден для морской свинки.

Антигенность — мера антигенного качества, например большая или меньшая способность вызывать образование антител. Так, на бычий сывороточный гамма-глобулин у кролика вырабатывается большее количество антител, чем на бычий сывороточный альбумин.

Иммуногенность — способность создавать иммунитет. Это понятие относится главным образом к микробным А., обеспечивающим создание иммунитета (невосприимчивость) к инфекциям.

Например, возбудитель дизентерии обладает высокой антигенностью, но выраженного иммунитета против дизентерии получить не удается. Возбудитель брюшного тифа является и высокоантигенным, и высокоиммуногенным. Поэтому брюшнотифозная вакцина создает выраженный иммунитет.

Специфичность — антигенные особенности, отличающие А. друг от друга. Существуют вещества, имеющие свой специфический облик, но не вызывающие иммунных реакций (в частности, выработку антител) при введении в организм. Однако с готовыми антителами они взаимодействуют. Такие вещества получили название гаптенов, или неполноценных антигенов. Гаптены имеют признаки чужеродности, но не обладают определенными качествами, необходимыми для проявления полноценных антигенных свойств. Гаптены приобретают свойства полноценных А после соединения с крупномолекулярными веществами°— белками, полисахаридами или искусственными высокомолекулярными полиэлектролитами.

Антигены, полученные путем присоединения к молекуле белка химической группировки, обеспечивающей новую иммунологическую специфичность, называются конъюгированными антигенами.

При иммунизации животных конъюгированными А., состоящими из одного и того же белка, но содержащими разные введенные химические группировки, образуются антитела, специфичные по отношению к этим поверхностным детерминантам. Следовательно, специфичность определяется введенной химической группой, получившей название антигенной детерминанты (эпитопа).

Одна и та же антигенная детерминанта в виде гаптена, расположенная на разных носителях, обеспечивает выработку антител одной и той же специфичности. Однако антигенность получаемых комплексов различна при разных молекулах-носителях. Это свидетельствует о существовании в организме по крайней мере двух распознающих клеточных систем: для антигенной детерминанты и для несущей части молекулы.

Крупные белковые или полисахаридные молекулы несут на себе по нескольку детерминантных группировок. Посредством определения количества молекул антител, присоединяющихся к одной молекуле антигена, рассчитано число реактивных групп (валентности) различных белков. Это число увеличивается пропорционально возрастанию молекулярной массы белковых молекул.

Количество детерминантных групп на белковой молекуле имеет существенное значение для реализации ею антигенной функции. Так, для того, чтобы конъюгированный антиген, содержащий арсаниловую кислоту, осаждался анти-арсаниловой сывороткой, его молекула должна нести не менее 10—20 молекул арсаниловой кислоты. Различные антигенные детерминанты, расположенные на белковой полисахаридной молекуле, не равнозначны в процессе стимуляции иммунного ответа. Наиболее активные из них получили название иммунодоминантных групп.

Полисахариды, содержащие различные сахара и аминосахара, сами по себе, без связи с липидом или белком, при достаточной величине молекулярной массы могут выступать в роли полноценных А. Они обязательно должны иметь повторяющиеся структурные элементы. Примерами служат А. групп крови, полисахаридные комплексы капсул пневмококков. Липиды и стероиды неантигенны. Предполагают, что жирные кислоты, составляющие основу липидов, не обладают достаточной жесткостью структуры молекул, т.к. содержат длинные цепи парафиновых углеводородов. Значение жесткости структуры показано на примере малоантигенного желатина — белка, не имеющего устойчивой конфигурации из-за большого содержания глицина. Введение в молекулу 2% тирозина или других групп с жесткой структурой превращает желатин в вещество с выраженными антигенными свойствами.

Различают антигенную специфичность нескольких основных типов: видовую и групповую специфичность а также гетероспецифичность. Видовая специфичность позволяет отличать представителей одного вида организмов от особей другого вида по так называемым видоспецифическим А. С помощью антител против сывороточных белков человека (так называемые античеловеческие видоспецифические сыворотки) легко отличают пятно крови, принадлежащее человеку, от любого пятна крови животных. По различным бактериальным А (О-антиген, Н-антиген, К-антиген и др.) можно отличить не только вид бактерий, но и его варианты. Групповая специфичность обусловливает различия среди особей одного вида организмов.

Антигены, по которым особи или группы особей животных одного вида различаются между собой, получили название изоантигенов (алло-антигенов). Для эритроцитов человека, кроме изоантигенов АВО. известно более 70 других, объединенных в 15 изоантигенных систем. Детально изучено химическое строение изоантигенов групп крови системы АВО. Показано, что эти антигены представляют собой полисахаридные комплексы. К изоантигенам относятся антигены гистосовместимости, или трансплантационные антигены. обусловливающих внутривидовые различия клеток и тканей, вследствие чего возникает их несовместимость при трансплантации (Трансплантация) органов и тканей.

Гетероспецифичность — общая специфичность для представителей разных видов антигенных комплексов или общие антигенные детерминанты на антигенных комплексах, различающихся по другим признакам. Общие А встречаются у весьма отдаленных видов. Их называют гетерогенными антигенами. Примером гетерогенного антигена является антиген Форссмана, присутствующий в эритроцитах овец, лошадей, собак, кошек, мышей, кур, но отсутствующий у человека, обезьян, кроликов, крыс, уток. Описаны общие А. для человека и возбудителя чумы. А., определяющие группу крови А человека, обнаружены у вируса гриппа и некоторых других микроорганизмов. За счет гетерогенных антигенов могут возникать перекрестные иммунные реакции, приводящие к ошибочным заключениям А., специфичные для определенных тканей или органов, называют соответственно тканеспецифическими или органоспецифическими.

Новую антигенную специфичность могут приобретать белки, образуя комплексы с рядом лекарственных веществ, которые в этих случаях выступают в роли гаптенов. Этим можно объяснить возникновение лекарственной аллергии (Лекарственная аллергия), в т.ч. и аллергических реакций на антибиотики, которые сами по себе неантигенны. например сенсибилизация к пенициллину развивается у 1% больных, которым его вводят парентерально. Показано, что с белками ассоциируется не сам пенициллин, а продукты его распада, в частности бензилпенициллиновая кислота. Амидопирин хинидин, фенолфталеин и некоторые другие лекарственные препараты обладают сродством к белкам форменных элементов крови. Соединяясь с ними, они могут вызвать иммунные поражения, сопровождающиеся развитием анемии и лейкопении. Реализация этого процесса происходит при определенной предрасположенности индивидуума — врожденной или приобретенной.

Нередко лекарственно-модифицированные антигенные субстанции организма называют аутоантигенами. Однако это не совсем точно Истинными аутоантигенами являются нормальные компоненты организма, против которых при аутоиммунных заболеваниях возникают антитела (аутоантитела) или клеточные аутоиммунные реакции (см. Аутоаллергия, Аутоиммунные болезни).

Библиогр.: Зотиков Е.А. Антигенные системы человека и гомеостаз, М, 1982; Косяков П.Н. Идоантигены и изоантитела человека в норме и патологии, М., 1974; Петров Р.В. Иммунология, М., 1987.