Образование антител является функцией. Антитела, структура и функции

Биологические свойства антител

Антителами называются специфические антимикробные гликопротеины, которые являются гуморальными факторами приобретённого иммунитета, относятся к фракции γ-глобулинов плазмы крови и являются продуктами секреторной деятельности плазматических клеток (конечной стадии дифференцировки В-лимфоцитов).

Микрофотография плазматической клетки приведена на рис. 11.

Антитела характеризуются такими фундаментальными свойствами: специфичностью, валентностью, авидностью и афинностью.

Cпецифичность – способность распознавать только один антиген из множества;

Валентность – способность к одновременному взаимодействию с определённым количеством одинаковых антигенов;

Афинность – степень сродства антигенсвязывающего сайта антитела с антигенной детерминантой возбудителя;

Авидность – сила связи между антителом и распознанными антигенами.

1. Нейтрализация вирусов.

Связываются с вирусами, предотвращая их проникновение в клетку и последующую репликацию.

Вызывают агрегацию вирусов с последующим поглощением фагоцитирующими клетками.

Взаимодействуют с клеточными рецепторами вирусов, ингибируя связывание вирусов с клеточной поверхностью.

Блокируют межклеточное проникновение вирусов.

Обладают ферментативными свойствами.

Антитела особенно эффективны в тех случаях, когда вирусу для достижения клеток-мишеней необходимо пройти через кровоток. Тогда эффективными могут быть даже относительно низкие концентрации антител в крови. Поэтому наиболее очевидный защитный эффект антител наблюдается при инфекциях с длительным инкубационным периодом, когда вирус, прежде чем достичь клеток-мишеней, должен пройти через кровоток, где может быть нейтрализован даже очень небольшим количеством специфических антител.

2. Нейтрализация токсинов.

Циркулирующие в крови продукты бактериального происхождения и другие экзотоксины (например, фосфолипаза пчелиного яда) связываются направленными против них антителами. Антитело, присоединившись вблизи активного центра токсина, может блокировать его взаимодействие с субстратом. Даже связываясь с токсином на некотором расстоянии от его активного центра, антитела могут подавить токсичность в результате аллостерических конформационных изменений. В комплексе с антителами токсин теряет способность к диффузии в тканях и может стать объектом фагоцитоза.

3. Опсонизация бактерий.

Опсонизация - связывание антител с антигенами поверхности бактерий. В результате опсонизации бактерии становятся объектом интенсивного поглощения фагоцитирующими клетками. Действие антител усиливается белками системы комплемента, которые также связываются с бактериальной поверхностью. (Белки системы комплемента могут и самостоятельно опсонизировать бактерии.) На фагоцитирующих клетках имеются рецепторы для Fc-участков иммуноглобулинов и рецепторы для белков комплемента.

4. Активация системы комплемента.

Связываясь с поверхностью клеток, антитела классов IgM и IgG приобретают способность инициировать классический путь активации комплемента. Активация приводит к отложению белков системы комплемента на поверхности бактериальных клеток, образованию пор в мембране и гибели клеток с последующим привлечением к месту событий фагоцитов и поглощением клеток фагоцитами.

5. Антителозависимая клеточная цитотоксичность.

Антитела, связавшиеся с чужеродными антигенами на поверхности клеток, приобретают способность взаимодействовать с Fc-рецепторами на мембране цитотоксических клеток (естественные киллеры, цитотоксические Т-лимфоциты). Примерами мембранных чужеродных антигенов могут служить вирусные белки, появляющиеся на поверхности вирусинфицированных клеток. В результате взаимодействия антигена с антителом и Fc-рецептором образуется мостик, сближающий клетку-мишень и цитотоксическую клетку. После сближения цитотоксическая клетка убивает клетку-мишень.

7. Иммунорегуляторная функция.

Антиидиотипические антитела взаимодействуют с активными центрами других антител (идиотипами) и осуществляют регуляцию гуморального иммунного ответа, подавляя их активность.

8. Проникновение через плаценту.

В эмбриональный период и первые несколько месяцев жизни, когда собственная иммунная система ребенка еще недостаточно развита, защиту от инфекций обеспечивают материнские антитела, проникающие через плаценту или поступающие с молозивом и всасывающиеся в кишечнике. Через плаценту в кровь плода поступают антитела класса IgG.

Основные классы иммуноглобулинов грудного молока - это IgG и секреторный IgA. Они не всасываются в кишечнике, а остаются в нем, защищая слизистые оболочки. Эти антитела направлены к бактериальным и вирусным антигенам, часто попадающим в кишечник.

Вопрос 7. Иммуноглобулины . Антигенное строение иммуноглобулинов Особенности строения различных участков молекулы иммуноглобулина, равно как и иммуноглобулинов различных классов (подклассов), находят отражение в их антигенной структуре. Помимо важной роли антигенного анализа иммуноглобулинов для сравнительного изучения их строения и понимания структурных основ генетически детерминированной неоднородности, антигенный анализ иммуноглобулинов позволил раскрыть важные принципы дифференцнровки клеток В-ряда и регуляции иммунного ответа. Наконец, на основе данных об антигенном строении иммуноглобулинов созданы методы их качественного н количественного определения, а также многие так называемые непрямые иммунологические (серологические) методы. Все антигенные детерминанты иммуноглобулинов подразделяют на четыре типа. Одни из них характерны для изотипа иммуноглобулина. Они отражают в своем строении классоспецифические особенности иммуноглобулина данного биологического вида. Другие зависят от особенностей строения тех участков молекулы иммуноглобулина данного класса (подкласса), которыми этот белок от одного индивидуума данного биологического вида отличается от белка, синтезируемого другим индивидуумом того же вида. Тем самым эти антигенные детерминанты характеризуют аллотип иммуноглобулина. Третьи антигенные детерминанты отражают те особенности строения иммуноглобулина, которыми белок, продуцируемый одним клоном клеток, отличается от белка того же класса (подкласса), продуцируемого другим клоном клеток того же индивидуума. Эти детерминанты определяют идиотип иммуноглобулина. Наконец, четвертый тип антигенных детерминант характеризует наиболее общие, независимые от индивидуальной или клоновой принадлежности свойства иммуноглобулинов данного вида, принадлежащие к любому классу (подклассу). Эти детерминанты характеризуют вариотип иммуноглобулинов. Ниже рассматриваются способы выявления, локализации и строение перечисленных антигенных детерминант. Изотипические детерминанты. Для выявления этих детерминант получают антитела, иммунизируя соответствующими иммуноглобулинами данного вида особей другого биологического вида. Тем самым выявляются различия в строении соответствующих иммуноглобулинов донора и реципиента. Из этого вытекает, что чем более удалены друг от друга на эволюционной лестнице донор и реципиент, тем большее число изотипических детерминант удастся выявить в иммуноглобулине донора. Так, для наиболее полного анализа нзотнпа иммуноглобулинов млекопитающих следует получать антитела против них, иммунизируя птиц. На практике однако чаще используют антиизотипические сыворотки млекопитающих. При этом для анализа того или иного иммуноглобулина целесообразно использовать антисыворотки от различных в видовом отношении реципиентов. Видовые различия в ответе на изотипические детерминанты отчетливо видны из следующего примера: при иммунизации козы IgG кролика образуются почти исключительно антитела против детерминант Fc-участка молекулы; при иммунизации тем же белком осла образуется примерно равное количество антител против Fab- и Fc-участков молекулы.

Вопрос 8. Полные антитела. Неполные антитела. Fc-фрагмент антитела.

Fab-фрагменты антитела взаимодействуют с антигенными детерминантами. Аг-связывающий центр комплементарен эпитопу Аг (принцип ключ-замок). Связывание Аг с AT нековалентно и обратимо. А

Полные антитела (в частности, IgM, lgG) вызывают агрегацию Аг, видимую невооружённым глазом (например, РА бактерий).

Неполные антитела содержат один Аг-связывающий центр и, поэтому, одновалентны (например, антитела, вырабатываемые при бруцеллёзе). Второй Аг-связывающий центр у подобных Ig экранирован различными структурами либо обладает низкой авидностью.

Неполные антитела функционально дефектны, так как не способны агрегировать Аг. Неполные AT могут связывать эпитопы Аг, препятствуя контакту с ними полных антител; поэтому их также называют блокирующими антителами.

Константные участки тяжёлых цепей определяют характер взаимодействий антитела с клетками и молекулами иммунной системы, в частности специфичность связывания молекулы Ig с клетками-эффекторами (например, фагоцитами, тучными клетками), несущими на своей поверхности рецепторы к Fc-фрагменту.

Fc-фрагмент определяет также эффекторные функции антитела (например, активацию комплемента). Для реализации этих свойств сразу после связывания Аг Fab-фрагментами происходят конформационные изменения структуры Fc-фрагментов. Пространственно изменённые Fc-фрагменты распознают фагоциты, именно они способствуют фиксации С1а-компонента комплемента и запуску комплементарного каскада по классическому пути. В противном случае ни клетки, ни эффекторные молекулы были бы не в состоянии отличить интактные AT или антитела, связавшие Аг.

Вопросы 9. Фазы образования антител

Образование антител протекает после первого попадания в организм антигена.

Фаза индукции, 7-10 дней. В это время происходит взаимодействие с антигеном макрофагов, Т-лпмфоцитов-хелперов, их кооперация с В-лимфоцптами, пролиферация последних с трансформацией в плазматические клетки, синтезирующие антитела. Фаза продукции, 7-10 дней (наработка антител).

Особенность работы В-клеток (вернее, плазматических клеток) в том, что вырабатываемые ими антитела, даже против одного и того же антигена, относятся к разным классам иммуноглобулинов. В то же время известно, что одна клетка продуцирует антитела одного класса. Но может происходить переключение программы биосинтеза на другой белок - другое антитело, под влиянием антигена.

Все антитела относятся к циркулирующим антителам, обусловливающим ГЧНТ (гиперергическую реакцию гуморального иммунитета). В аллергии ГЧЗТ (гиперергической реакции клеточного иммунитета) участвуют сенсибилизированные Т-лимфоциты, выделяющие активные факторы - лимфокины.

В ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом - характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной цепи антигена.

Антитела состоят из двух лёгких цепей и двух тяжелых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов антител (иммуноглобулинов) - IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжёлых цепей и по выполняемым эффекторным функциям.

История изучения

Самое первое антитело было обнаружено Берингом и Китазато в 1890 году , однако в это время о природе обнаруженного столбнячного антитоксина, кроме его специфичности и его присутствия в сыворотке иммунного животного, ничего определенного сказать было нельзя. Только с 1937 года - исследований Тизелиуса и Кабата, начинается изучение молекулярной природы антител. Авторы использовали метод электрофореза белков и продемонстрировали увеличение гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови иммунизированных животных. Адсорбция сыворотки антигеном , который был взят для иммунизации, снижала количество белка в данной фракции до уровня интактных животных.

Строение антител

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа - IgG) гликопротеинами , имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжелых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из V H , C H1 , шарнира, C H2 и C H3 доменов) и из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из V L и C L доменов). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding - антиген-связывающий фрагмент) и один (англ. fragment crystallizable - фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA) так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер - IgM). Всего различают пять типов тяжелых цепей (α-, γ-, δ-, ε-и μ- цепи) и два типа легких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

Классификация по тяжелым цепям

Различают пять классов (изотипов ) иммуноглобулинов, различающихся:

величиной
зарядом
последовательностью аминокислот
содержанием углеводов

Класс IgG классифицируют на четыре подкласса (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), класс IgA - на два подкласса (IgA1, IgA2). Все классы и подклассы составляют девять изотипов, которые присутствуют в норме у всех индивидов. Каждый изотип определяется последовательностью аминокислот константной области тяжелой цепи.

Функции антител

Иммуноглобулины всех изотипов бифункциональны. Это означает, что иммуноглобулин любого типа

распознает и связывает антиген, а затем
усиливает киллинг и/или удаление иммунных комплексов, сформированных в результате активации эффекторных механизмов.

Одна область молекулы антител (Fab) определяет ее антигенную специфичность, а другая (Fc) осуществляет эффекторные функции: связывание с рецепторами, которые экспрессированы на клетках организма (например, фагоцитах); связывание с первым компонентом (C1q) системы комплемента для инициации классического пути каскада комплемента.

Имеет в виду то, что каждый лимфоцит синтезирует антитела только одной определенной специфичности. И эти антитела располагаются на поверхности этого лимфоцита в качестве рецепторов.

Как показывают опыты, все поверхностные иммуноглобулины клетки имеют одинаковый идиотип: когда растворимый антиген , похожий на полимеризованный флагеллин , связывается со специфической клеткой, то все иммуноглобулины клеточной поверхности связываются с данным антигеном и они имеют одинаковую специфичность то есть одинаковый идиотип.

Антиген связывается с рецепторами, затем избирательно активирует клетку с образованием большого количества антител. И так как клетка синтезирует антитела только одной специфичности, то эта специфичность должна совпадать со специфичностью начального поверхностного рецептора.

Специфичность взаимодействия антител с антигенами не абсолютна, они могут в разной степени перекрестно реагировать с другими антигенами. Антисыворотка, полученная к одному антигену, может реагировать с родственным антигеном, несущим одну или несколько одинаковых или похожих детерминант . Поэтому каждое антитело может реагировать не только с антигеном, который вызвал его образование, но и с другими, иногда совершенно неродственными молекулами. Специфичность антител определяется аминокислотной последовательностью их вариабельных областей.

Клонально-селекционная теория :

Антитела и лимфоциты с нужной специфичностью уже существуют в организме до первого контакта с антигеном.
Лимфоциты, которые участвуют в иммунном ответе, имеют антигенспецифические рецепторы на поверхности своей мембраны. У B-лимфоцитов рецепторы- молекулы той же специфичности, что и антитела, которые лимфоциты впоследствии продуцируют и секретируют.
Любой лимфоцит несет на своей поверхности рецепторы только одной специфичности.
Лимфоциты, имеющие антиген , проходят стадию пролиферации и формируют большой клон плазматических клеток. Плазматические клетки синтезируют антитела только той специфичности, на которую был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Сигналами к пролиферации служат цитокины , которые выделяются другими клетками. Лимфоциты могут сами выделять цитокины.

Вариабельность антител

Антитела являются чрезвычайно вариабельными (в организме одного человека может существовать до 10 8 вариантов антител). Все разнообразие антител проистекает из вариабельности как тяжёлых цепей, так и лёгких цепей. У антител, вырабатываемых тем или иным организмом в ответ на те или иные антигены, выделяют:

Изотипическая вариабельность - проявляется в наличии классов антител (изотипов), различающихся по строению тяжёлых цепей и олигомерностью, вырабатываемых всеми организмами данного вида;
Аллотипическая вариабельность - проявляется на индивидуальном уровне в пределах данного вида в виде вариабельности аллелей иммуноглобулинов - является генетически детерминированным отличием данного организма от другого;
Идиотипическая вариабельность - проявляется в различии аминокислотного состава антиген-связывающего участка. Это касается вариабельных и гипервариабельных доменов тяжёлой и лёгкой цепей, непосредственно контактирующих с антигеном.

Контроль пролиферации

Наиболее эффективный контролирующий механизм заключается в том, что продукт реакции одновременно служит ее ингибитором . Этот тип отрицательной обратной связи имеет место при образовании антител. Действие антител нельзя объяснить просто нейтрализацией антигена, потому что целые молекулы IgG подавляют синтез антител намного эффективнее, чем F(ab")2 -фрагменты. Предполагают, что блокада продуктивной фазы T-зависимого B-клеточного ответа возникает в результате образования перекрестных связей между антигеном, IgG и Fc - рецепторами на поверхности B-клеток. Инъекция IgM, усиливает иммунный ответ . Так как антитела именно этого изотипа появляются первыми после введения антигена, то на ранней стадии иммунного ответа им приписывается усиливающая роль.

А. Ройт, Дж. Брюсстофф, Д. Мейл. Иммунология- М.: Мир, 2000 - ISBN 5-03-003362-9
Иммунология в 3 томах / Под. ред. У. Пола.- М.:Мир, 1988
В. Г. Галактионов. Иммунология- М.: Изд. МГУ, 1998 - ISBN 5-211-03717-0

См. также

Абзимы - каталитически активные антитела
Авидность , аффинность - характеристики связывания антигена и антитела

Иммунная система / Иммунология
Системы	Адаптивная иммунная система и Врожденная иммунная система · Гуморальная иммунная система и Клеточная иммунная система · Система комплемента (Анафилотоксины) · Intrinsic immunity
Антигены и антитела

АНТИТОКСИНЫ (греческий anti- против + токсины) - специфические антитела, образующиеся в организме человека и животных под действием токсинов (анатоксинов) микробов, ядов растений и животных, обладающие способностью нейтрализовать их ядовитые свойства.

Антитоксины являются одним из факторов иммунитета (см.) и выполняют главную защитную роль при токсинемических инфекциях (столбняке, дифтерии, ботулизме, газовой гангрене, некоторых стрептококковых и стафилококковых заболеваниях и др.).

В 1890 году Беринг и Китасато (Е. Behring, S. Kitasato) впервые наблюдали, что сыворотки животных, многократно получавших несмертельные дозы дифтерийного и столбнячного токсина, приобретали способность обезвреживать эти токсины (см.). В Пастеровском институте в Париже Ру (E. Roux) в 1894 г. была получена первая антитоксическая противодифтерийная сыворотка, которую он первый ввел в широкую практику. Антитоксическая сыворотка против газовой гангрены была получена Вейнбергом (М. Weinberg в 1915 году иммунизацией животных увеличивающимися дозами живой культуры. После открытия Рамоном (G. Ramon) в 1923 году анатоксинов (см.) получение любых антитоксинов не встречает больших трудностей.

В организме в естественных условиях антитоксины образуются в результате перенесенной токсинемической инфекции или вследствие носительства токсигенных микроорганизмов, обнаруживаются в сыворотке крови и могут обеспечивать невосприимчивость к токсинемическим инфекциям.

Антитоксический иммунитет можно создать и искусственно: активной иммунизацией анатоксином или введением антитоксической сыворотки (пассивный иммунитет). При первичной иммунизации анатоксином скорость образования антитоксинов зависит от чувствительности иммунизируемого, от дозы и качества анатоксина, от интервалов и скорости резорбции антигена в организме. При иммунизации сорбированными или преципитированными анатоксинами, применяющимися в наст, время, появление и накопление антитоксинов в крови происходит более медленно, чем при иммунизации теми же дозами несорбированных анатоксинов, но титры антитоксинов значительно выше и обнаруживаются более длительное время. После первичной иммунизации «иммунологическая память» в организме к образованию антитоксинов сохраняется неопределенно длительное время, до 25 лет, а возможно - и всю жизнь. При ревакцинации выработка антитоксинов в организме происходит очень быстро. Уже на 2-й день после ревакцинации обнаруживаются значительные количества антитоксинов, титры которых продолжают нарастать в последующие 10-12 дней. Быстрая выработка антитоксинов при ревакцинации имеет большое практическое значение в профилактике столбняка и других токсинемических инфекций. В целях профилактики столбняка новорожденных проводят иммунизацию и ревакцинацию столбнячным анатоксином беременных женщин. Образующиеся антитоксины обладают способностью проходить через плаценту в организм плода, а также передаваться новорожденному с молоком матери.

Антитоксические сыворотки получают иммунизацией лошадей и крупного рогатого скота возрастающими дозами анатоксинов, а затем и соответствующими токсинами. Образование антитоксинов у животных происходит более интенсивно в случае применения преципитированных антигенов - 1% хлористого кальция или 0,5% калийно-алюминиевых квасцов. Для повышения титра антитоксинов у лошадей-продуцентов применяют различные стимуляторы (см. Адъюванты).

Советские ученые (О. А. Комкова, К. И. Матвеев, 1943, 1959) разработали метод получения поливалентных противогангренозных (Cl. perfrin-gens, Cl. oedematiens, Cl. septicum) и противоботулинических антитоксинов типов А, В, С и Е от одного продуцента. В этом случае лошадь иммунизируют небольшими дозами нескольких антигенов. Этот метод нашел широкое применение в практике производства поливалентных противогангренозных и противоботулинических сывороток от одного продуцента с удовлетворительными титрами всех антитоксинов.

Антитоксины противодифтерийной и противостолбнячной лошадиной сыворотки в основном содержатся в γ1-, γ2-, β2-фракциях глобулинов.

Антитоксины в практической медицине применяются для профилактики и лечения дифтерии, столбняка и ботулизма. С помощью антитоксинов у людей можно создать пассивный иммунитет такой напряженности, который защищает от заболевания в случае проникновения в организм возбудителя инфекции или токсина, как это бывает при ботулизме. Детям, имевшим контакт с больным дифтерией, вводят антитоксины для предупреждения заболевания дифтерией. При травме неиммунизированным против столбняка детям и взрослым вводят противостолбнячную сыворотку. При выявлении случаев заболевания ботулизмом всем лицам, употреблявшим в пищу продукт, вызвавший заболевание, вводят поливалентную противоботулиническую сыворотку в целях профилактики.

Для получения лечебного действия очень важным является раннее введение антитоксина, способного обезвреживать токсин, циркулирующий в крови. Поэтому эффективность серотерапии (см.) зависит в значительной степени от срока применения антитоксинов. Результаты лечения антитоксинами при разных инфекциях не одинаковы. При лечении дифтерии у людей получены хорошие результаты; при лечении столбняка и ботулизма лучшие результаты получены при введении антитоксинов в начале заболевания. Эффективным является лечение стафилококкового сепсиса гомологичным альфа-стафилококковым антитоксином (С. В. Скуркович, 1969). При газовой гангрене лечебное действие антитоксинов подвергается сомнению, хотя многие врачи продолжают его применять.

Однако введение людям гетерологичных антитоксических сывороток для профилактики и лечения инфекций иногда сопровождается осложнениями. В редких случаях при введении лошадиной сыворотки у человека может развиться анафилактический шок (см.), иногда со смертельным исходом. В 5-10% случаев развивается сывороточная болезнь (см.). Поэтому в СССР и других странах для профилактики столбняка у людей вместо лошадиной сыворотки применяют гомологичный иммуноглобулин из донорской крови, содержащий столбнячный антитоксин. Гомологичный антитоксин редко вызывает нежелательные реакции и находится в организме в необходимом титре до 30-40 дней (К. И. Матвеев, С. В. Скуркович и сотр., 1973).

Для устранения осложнений, наблюдаемых от введения гетерологичных нативных антитоксических сывороток, предложены различные способы очистки А. от балластных белков: высаливание нейтральными солями, фракционирование с помощью электродиализа, переваривание посредством ферментов. Лучшие результаты были получены методом пептического переваривания (И. А. Перфентьев, 1936). Очистка антитоксических сывороток методом протео-лиза в СССР была осуществлена в Институте эпидемиологии и микробиологии им. Η. Ф. Гамалеи АМН СССР (А. В. Бейлинсон и сотрудниками, 1945). Преимуществом метода протеолиза (диаферм-3) является то, что он дает в 2-4 раза большую степень очистки антитоксинов, чем другие методы, но при этом теряется 30-50% антитоксинов. При протеолизе происходит глубокое изменение молекулы антитоксина и уменьшение его анафилактогенных свойств. Разработаны методы очистки и концентрации антитоксинов с применением гидрата окиси алюминия, фильтрацией через сефадексы (молекулярные сита) и применением ионного обмена. При t° 37° в течение 20 суток титр антитоксина в очищенных сыворотках несколько снижается, затем стабилизируется и сохраняется неизменным до 2 лет и более. После лиофильного высушивания под вакуумом при низких температурах титр антитоксина снижается на 2-25%. Высушенные антитоксины сохраняют свои физические и специфические свойства и могут храниться в течение ряда лет.

Антитоксины подвергаются обязательному контролю на безвредность на морских свинках и апирогенность на кроликах.

Содержание антитоксинов в антитоксических сыворотках выражается в международных единицах (ME), принятых Всемирной организацией здравоохранения, что соответствует минимальному количеству сыворотки, нейтрализующему стандартную единицу токсина, выраженную в минимальных смертельных, некротических или реактивных дозах в зависимости от вида животного и токсина. Например., ME противостолбнячной сыворотки соответствует ее минимальному количеству, нейтрализующему примерно 1000 минимальных смертельных доз (Dim) стандартного токсина для морской свинки весом 350 г; ME противоботулинического антитоксина - наименьшее количество сыворотки, нейтрализующее 10 000 Dim токсина для мышей весом 18-20 г; ME стандартной противодифтерийной сыворотки соответствует ее минимальному количеству, нейтрализующему 100 Dim стандартного токсина для морской свинки весом 250 г.

Для некоторых сывороток, не имеющих принятых международных стандартов, утверждены национальные стандарты, и их активность выражается в национальных единицах, которые называются антитоксическими единицами (АЕ).

При титровании антитоксинов сначала определяют условную (опытную) единицу токсина. Опытная доза токсина обозначается символом Lt (Limes tod) и устанавливается по отношению к стандартной антитоксической сыворотке, выпускаемой Гос. НИИ стандартизации и контроля медицинских биологических препаратов им. Л. А. Тарасевича М3 СССР. Для определения опытной дозы токсина к определенному количеству стандартной сыворотки в соответствии с уровнем титрования (к 1/5, 1/10 или 1/50 ME) в объеме 0,2 мл добавляют убывающие или возрастающие дозы токсина в объеме 0,3 мл. После выдерживания при комнатной температуре в течение 45 минут эту смесь вводят внутривенно белым мышам в объеме 0,5 мл на каждую мышь. За животными наблюдают 4 сут. За опытную дозу принимают то минимальное количество токсина, которое в смеси с принятой дозой стандартной сыворотки вызывает гибель 50% взятых в опыт мышей.

Противоботулинические антитоксические сыворотки типов А, В, С, Е и противогангренозные (Cl. perfringens) В, С титруют на уровне 1/5 ME. Опытная доза токсина подтитровывается также к 1/5 ME стандартной сыворотки. Противоботулиническая сыворотка типа F и противогангренозные сыворотки типов A, D, Е, а также противостолбнячная сыворотка титруются на уровне 1/10 ME. Опытная доза токсина подтитровывается обязательно к 1/10 ME стандартной сыворотки. Противогангренозная сыворотка (Cl. oedematiens) титруется на уровне 1/50 ME. Опытная доза токсина подтитровывается к 1/50 ME стандартной сыворотки. Испытуемые сыворотки разводят в зависимости от предполагаемого титра и к различным разведениям сыворотки в объеме 0,2 мл добавляют опытную дозу токсина в объеме 0,3 мл (в расчете на 1 мышь), смесь оставляют для соединения при комнатной температуре в течение 45 мин. и вводят по 0,5 мл внутривенно белым мышам. Противостолбнячная сыворотка титруется подкожным введением 0,4 мл смеси в заднюю лапку мыши. В опыт на каждую дозу берут не менее двух мышей, смесь готовят из расчета не менее чем на 3 мыши. При каждом титровании сыворотки обязательно ставится контроль активности опытной дозы токсина со стандартной сывороткой.

Принципы титрования дифтерийного антитоксина те же, что и других сывороток, только разведения стандартной сыворотки и опытная доза токсина совместно вводятся внутрикожно морской свинке (метод Ремера). Предварительно со стандартной сывороткой вытитровывается так называемая некротическая доза - limes necrosis (Ln) дифтерийного токсина, представляющая собой то наименьшее количество токсина, которое при внутрикожном введении морской свинке (в объеме 0,05 мл) в смеси с 1/50 ME стандартной противодифтерийной сыворотки вызывает к 4-5-му дню образование некроза. Титрование дифтерийного антитоксина по методу Рамона (реакция флоккуляции) производят с помощью токсина или анатоксина, в к-ром предварительно определяют содержание антигенных единиц (АЕ) в 1 мл. Одну антигенную единицу токсина, обозначаемую как порог флоккуляции - limes flocculationis (Lf), нейтрализует одна единица дифтерийного антитоксина. Для титрования небольших количеств дифтерийного антитоксина применяется и внутрикожный метод Йенсена на кроликах..

Антитоксины широко применяются для профилактики и терапии токсинемических инфекций. Кроме того, их используют для нейтрализации ядов змей, пауков и ядов растительного происхождения.

Библиография: Рамон Г. Сорок лет исследовательской работы, пер. с франц., М., 1962; Резепов Ф. Ф. и д р. Определение безвредности и специфической активности иммунных сывороток и глобулинов, в кн.: Методич. руководство по лаборат. оценке качества бакт. и вирусн. препаратов, под ред. С. Г. Дзагурова, с. 235, М., 1972; Токсины-анатоксины и антитоксические сыворотки. М., 1969; Behring и. К i t а в a t о, Über das Zustandekommen der Diphterie-Immunität und der Tetanus-Immunität bei Tieren, Dtsch. med. Wschr., S. 1113, 1890; Kuhns W. J. a. Pappenheimer A. M. Immunochemical studies of antitoxin produced in normal and allergic individuals hyperimmunized with diphtheria toxoid, J. exp. Med., v. 95,p. 375, 1952; Miller J. F. A. P. a. o. Interaction between lymphocytes in immune responses, Cell. Immunol., v. 2, p. 469, 1971, bibliogr.; White R. G. The relation of the cellular responses in germinal or lymphocytopoietic centres of lymph nodes to the production of antibody, в кн.: Mechanism. antibody formation, p. 25, Prague, 1960.

К. И. Матвеев.

Связывающую и эффекторную (вызывают тот или иной иммунный ответ , например, запускают классическую схему активации комплемента).

Антитела синтезируются плазматическими клетками , которыми становятся некоторые В-лимфоциты, в ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом - характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной цепи антигена.

Антитела состоят из двух лёгких и двух тяжёлых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов антител (иммуноглобулинов) - IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжёлых цепей и по выполняемым эффекторным функциям.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

Самое первое антитело было обнаружено Берингом и Китазато в 1890 году , однако в то время о природе обнаруженного столбнячного антитоксина, кроме его специфичности и его присутствия в сыворотке иммунного животного, ничего определенного сказать было нельзя. Только с 1937 года - исследований Тиселиуса и Кабата, началось изучение молекулярной природы антител. Авторы использовали метод электрофореза белков и продемонстрировали увеличение гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови иммунизированных животных. Адсорбция сыворотки антигеном , который был взят для иммунизации, снижала количество белка в данной фракции до уровня интактных животных.

Строение антител

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа - IgG) гликопротеинами , имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжелых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из V H , C Н 1, шарнира, C H 2- и C H 3-доменов) и из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из V L - и C L - доменов). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding - антиген-связывающий фрагмент) и один (англ. fragment crystallizable - фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA), так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер - IgM). Всего различают пять типов тяжелых цепей (α-, γ-, δ-, ε- и μ-цепи) и два типа легких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

Классификация по тяжелым цепям

Различают пять классов (изотипов ) иммуноглобулинов, различающихся:

последовательностью аминокислот
молекулярной массой
зарядом

Функции антител

Иммуноглобулины всех изотипов бифункциональны. Это означает, что иммуноглобулин любого типа

распознает и связывает антиген, а затем
усиливает уничтожение и/или удаление иммунных комплексов, сформированных в результате активации эффекторных механизмов.

Одна область молекулы антител (Fab) определяет её антигенную специфичность, а другая (Fc) осуществляет эффекторные функции: связывание с рецепторами, которые экспрессированы на клетках организма (например, фагоцитах); связывание с первым компонентом (C1q) системы комплемента для инициации классического пути каскада комплемента.

Клонально-селекционная теория :

Антитела и лимфоциты с нужной специфичностью уже существуют в организме до первого контакта с антигеном.
Лимфоциты, которые участвуют в иммунном ответе, имеют антигенспецифические рецепторы на поверхности своей мембраны. У B-лимфоцитов рецепторы- молекулы той же специфичности, что и антитела, которые лимфоциты впоследствии продуцируют и секретируют.
Любой лимфоцит несет на своей поверхности рецепторы только одной специфичности.
Лимфоциты, имеющие антиген , проходят стадию пролиферации и формируют большой клон плазматических клеток. Плазматические клетки синтезируют антитела только той специфичности, на которую был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Сигналами к пролиферации служат цитокины , которые выделяются другими клетками. Лимфоциты могут сами выделять цитокины.

Вариабельность антител

Изотипическая вариабельность - проявляется в наличии классов антител (изотипов), различающихся по строению тяжёлых цепей и олигомерностью, вырабатываемых всеми организмами данного вида;
Аллотипическая вариабельность - проявляется на индивидуальном уровне в пределах данного вида в виде вариабельности аллелей иммуноглобулинов - является генетически детерминированным отличием данного организма от другого;
Идиотипическая вариабельность - проявляется в различии аминокислотного состава антиген-связывающего участка. Это касается вариабельных и гипервариабельных доменов тяжёлой и лёгкой цепей, непосредственно контактирующих с антигеном.

Контроль пролиферации

Наиболее эффективный контролирующий механизм заключается в том, что продукт реакции одновременно служит её ингибитором . Этот тип отрицательной обратной связи имеет место при образовании антител. Действие антител нельзя объяснить просто нейтрализацией антигена, потому что целые молекулы IgG подавляют синтез антител намного эффективнее, чем F(ab")2 -фрагменты. Предполагают, что блокада продуктивной фазы T-зависимого B-клеточного ответа возникает в результате образования перекрестных связей между антигеном, IgG и Fc - рецепторами на поверхности B-клеток. Инъекция IgM усиливает иммунный ответ . Так как антитела именно этого изотипа появляются первыми после введения антигена, то на ранней стадии иммунного ответа им приписывается усиливающая роль.

А3 . Действие каких факторов вызывает необратимую денатурацию белка?

А4 . Укажите, что наблюдается при действии на растворы белков концентрированной азотной кислоты:

А5 . Белки, выполняющие каталитическую функцию, называются:

	Гормонами		Ферментами
	Витаминами		Протеинами

А6. Белок гемоглобин выполняет следующую функцию:

Часть Б

Б1 . Соотнесите:

Тип белковой молекулы		Свойство
	Глобулярные белки		Молекула свернута в клубок
	Фибриллярные белки		Не растворяются в воде
			В воде растворяются или образуют коллоидные растворы
			Нитевидная структура

Б2 . Белки:

Часть С

С1. Напишите уравнения реакций, с помощью которых из этанола и неорганических веществ можно получить глицин.

Вариант 2

Часть А

А1 . Массовая доля какого элемента в белках наибольшая?

А2 .Укажите, к какой группе веществ относится гемоглобин:

А3. Свертывание спирали в клубок-«глобулу» характеризует:

А4 . При горении белков ощущается запах:

А5 . Появление желтой окраски при взаимодействии раствора белка с концентрированной азотной кислотой указывает на наличие в белке остатков аминокислот, содержащих:

А6 .Белки, защищающие от проникающих в клетку бактерий:

Часть Б

Б1. Белки можно обнаружить:

Б2 . Какие утверждения о белках верны?

Часть С

С1. Осуществить превращения :

Н 2 О/Hg 2 + +Ag 2 O/NH 3(р-р) +Cl 2 NH 3 (изб.)

С 2 Н 2 → Х 1 → Х 2 → Х 3 → Х 4

Вариант 3

Часть А

А1 .Первичная структура белка представляет собой:

А2 .Витки спирали вторичной структуры белка скреплены главным образом за счет связей:

А3. Денатурация белков приводит к разрушению:

	Пептидных связей		Водородных связей
	Первичной структуры		Вторичной и третичной структуры

А4 . Укажите общую качественную реакцию на белки:

А6. Антитела и антитоксины выполняют следующую функцию белков:

Часть Б

Б1. Соотнесите:

Вид ткани или функции белка		Тип белка
	Мускульные ткани		Глобулярные белки
	Покровные ткани, волосы, ногти		Фибриллярные белки
	Ферменты
	Транспортные белки

Б2 . При гидролизе белков могут образоваться вещества:

	C 2 H 5 OH		CH 3 CH(NH 2 )COOH
	CH 3 COOH		CH 2 (OH)CH(NH 2 )COOH
	NH 2 CH 2 COOH		NH 2 -NH 2

Часть С

С1. Напишите уравнения реакций образования дипептида из:

а) аспарагиногвой кислоты (2-аминобутандиовой кислоты);

б) из аминоуксусной кислоты и аланина.

Вариант 4

Часть А

А1 .Вторичная структура белка обусловлена:

А2 . Объединение четырех глобул в молекулу гемоглобина характеризует:

Первичную структуру белка