Антиген

Антиген — антитело реакция — специфическое взаимодействие антител с соответствующими антигенами, в результате которого образуются комплексы антиген — антитело (иммунные комплексы). Часто конечным результатом этой реакции является связывание токсинов, обездвиживание вирулентных бактерий, нейтрализация вирусов. Антигенсвязывающие центры молекулы антитела могут связывать несколько неродственных антигенов. Такие антигены обладают структурным сходством и носят название перекрестно реагирующих. Гомогенная популяция молекул антител может связывать различные молекулы с очень малым структурным сходством или вовсе несхожие. В этом случае говорят о мультиспецифическом связывании, которое объясняют образованием связей в различных участках внутри антигенсвязывающих центров.
Реакция антиген — антитело протекает в две фазы, которые различаются между собой по механизму и скорости. Первая фаза — специфическое соединение активного центра антитела с соответствующими группами антигена или гаптена (см. Антигены); вторая — неспецифическая фаза, следующая за первой, — визуально наблюдаемая реакция. При взаимодействии антител с простыми гаптенами вторая фаза, как правило, отсутствует. При некоторых условиях, например в отсутствие солей, первая фаза может осуществиться, а вторая — нет. Первая фаза протекает всегда быстро, а вторая иногда очень медленно.

Соединение антигена с антителом обратимо; прочность соединения, называемая аффинитетом, может быть количественно измерена с помощью определения константы ассоциации. Существует также термин авидности антител, который употребляется для описания суммарной силы взаимодействия поливалентного антитела с полидетерминантным антигеном.
В большинстве случаев популяции антител, появляющиеся в сыворотке иммунизированных животных, представляют собой гетерогенный набор молекул с разными антигенсвязывающими центрами и с различной аффинностью к антигену. Гетерогенность популяции антител по аффинности и специфичности отражает гетерогенность клеток, секретирующих антитела. Каждая антителообразующая клетка вырабатывает гомогенную популяцию молекул.

Часто отмечают, что с увеличением времени после иммунизации происходит повышение средней аффинности антител. Это «созревание иммунного ответа» отражает отбор клеток, образующих более аффинные антитела, и позволяет очень малому количеству антител более эффективно реагировать с антигеном и создавать защиту организма при повторном попадании в него микроорганизмов.
При изучении механизма взаимодействия антител с антигеном с помощью спектрополяриметрии и других физико-химических методов установлено, что в момент связывания антителом гаптена возникает конформационная перестройка молекулы антитела. При этом молекула антитела становится более устойчивой к действию различных денатурирующих агентов, а также и к гидролизу протеолитическими ферментами. Очевидно, в процессе связывания детерминантной группы антигена происходит адаптационная перестройка активного центра антитела.
Взаимодействие антитела с молекулой антигена сопровождается, в свою очередь, изменениями пространственной структуры антигена. Так, метмиоглобин превращается в апомиоглобин в результате комплексообразования с антителом, направленным к апомиоглобину, а лишенная активности b-галактозидаза — в активный фермент в результате реакции с антителами к активной форме b-галактозидазы. Таким образом, при взаимодействии антигена с антителом оба соединения оказывают взаимное влияние на собственную пространственную конформацию.

Возникающие конформационные изменения имеют обратимый характер. Извлеченные из иммунных комплексов антитела сохраняют антигенсвязывающую активность и не отличаются по химическим и физическим свойствам от нативных антител.
Характер реакций, протекающих во второй фазе А. — а. р., определяется в значительной мере физическими свойствами антигена и проявляется в виде нескольких основных феноменов (агглютинации, нейтрализации токсинов и преципитации).
Феномен агглютинации заключается в том, что микроорганизмы, животные клетки или другие корпускулярные антигенные частицы, находящиеся во взвеси, под влиянием антител склеиваются между собой. Реакция агглютинации нашла широкое применение для определения групп крови человека, резус-фактора, количественного определения антител и антигенов.
Реакция нейтрализации токсинов основана на свойствах антитоксинов (антител против токсинов), которые, соединяясь с соответствующими токсическими веществами, нейтрализуют их. Степень нейтрализации может быть учтена посредством введения восприимчивому животному смеси токсин — антитоксин. Количество антитоксина в иммунной сыворотке характеризуют тем количеством минимальных смертельных доз токсина, которое может быть нейтрализовано определенным количеством сыворотки. Реакцией нейтрализации пользуются для определения концентрации токсинов возбудителей дифтерии, столбняка и др.

Для этого применяют стандартизированные антитоксические сыворотки.
Феномен преципитации заключается в образовании нерастворимых комплексов антиген — антитело в результате соединения растворимого антигена со специфическими антителами и выпадании этого комплекса в осадок. Особый случай реакции преципитации — реакция иммунной флоккуляции, которая происходит только в относительно узком диапазоне концентраций антигена, а при незначительном избытке антител и антигена образуются растворимые комплексы. Реакцию преципитации используют для количественного определения антигенов и антител, концентрации иммуноглобулинов различных классов в крови людей, в судебно-медицинской экспертизе для определения видовой принадлежности белков сыворотки крови в реакции Чистовича — Уленгута.
Способность антител соединять антигенные частицы в крупные конгломераты (агглютинация бактерийных и других клеток, преципитация растворенных антигенов) обусловливается наличием по крайней мере двух активных центров в молекуле антитела. Одна специфическая группа соединяется с одной антигенной детерминантой, другая — с аналогичной детерминантой другой антигенной частицы. Двухвалентность антител обеспечивает возможность соединения неограниченного числа антигенных частиц в конгломераты. При различном числе антигенных детерминант на молекуле антигена характер структуры конгломератов комплекса антиген — антитело может быть разным. При избытке антигена или антител крупные конгломераты вообще не возникают вследствие заполнения реагирующих участков молекул избыточным количеством второго компонента. Вследствие этого А. — а. р. максимально проявляются только в определенном диапазоне концентрации обоих реагентов, в так называемой зоне эквивалентности.
Взаимодействие антигена с антителом приводит к реализации ряда биологических (эффекторных) функций антител. К ним относятся феномены связывания комплемента, лизиса, антителозависимой цитотоксичности и опсонизации.
Феномен связывания комплемента — присоединение комплемента к комплексу антиген — антитело. Комплементом называют многокомпонентную самособирающуюся систему белков крови, которая играет одну из ключевых ролей в поддержании иммунного гомеостаза. Активация системы комплемента, индуцируемая в результате А. — а. р., сопровождается многочисленными нарушениями гомеостаза, связанными в первую очередь с повреждением клеток или изменением их функции.

Только два класса антител (lgG и lgM) обеспечивают активацию системы комплемента. В зависимости от специфичности антител, типа клеток-мишеней, числа и природы участвующих в реакции компонентов комплемента могут наблюдаться необратимые повреждения клеточной мембраны, увеличиваться восприимчивость к фагоцитозу, высвобождаться фармакологические агенты типа гистамина, происходить направленные миграции клеток (хемотаксис). На способность комплемента присоединяться к комплексу антиген — антитело основана реакция связывания комплемента, которую применяют при диагностике сифилиса (реакция Вассермана), рада вирусных инфекций, изучении противотканевых антител и аутоантител.
Феномен лизиса — способность некоторых антител в присутствии комплемента растворять клетки, против которых они возникли. Феномен антителозависимой клеточной цитотоксичности — контактный лизис клетками-киллерами (К-клетки) чужеродных клеток, покрытых lgG-антителами. Этот процесс не зависит от системы комплемента. Феномен опсонизации заключается в том, что антитела усиливают фагоцитарную активность нейтрофилов и макрофагов в отношении тех антигенов, против которых они получены.
См. также Иммунологические методы исследования.

Библиогр.: Бойд У.Основы иммунологии, пер. с англ., М., 1969; Вейсман И.Л. Худ Л.Е. и Вуд У.Б. Введение в иммунологию, пер. с англ., с. 66, М., 1983; Иммунология, под ред. У. Пола, пер. с англ., т. 1, М., 1987; Кульберг А.Я. Молекулярная иммунология, с. 91, М., 1985; Кэбот Е. и Мейер М. Экспериментальная иммунохимия, пер. с англ., М., 1968; Петров Р.В. Иммунология, с. 36, М., 1987.