Комплемент, состав, основные свойства. Пути активации. Участие комплемента в реакциях иммунитета. РСК, методика ее постановки и практическое использование.

Комплемент является одним из важных фак­торов гуморального иммунитета, играющим роль в защите организма от антигенов. Комплемент представляет со­бой сложный комплекс белков сыворотки крови, находящийся обычно в неактивном состоянии и активирующийся при соедине­нии антигена с антителом или при агрега­ции антигена.

Состав:

1. Девять белков, составляющих собственно комплемент и обозначаемых поэто­му буквой С: С1...С9, причем С1-компонент состоит из трех белковых субъединиц (С1q, С1г, С1s), все остальные представляют собой единичные белковые молекулы. В составе молекулы имеется рецептор для связывания с Рс-фрагментом молеку­лы антитела. Антитела, относящиеся к иммуноглобулинам различных классов, вза­имодействуют с комплементами с различной степенью активности. Белки С5, С6, С7, С8 и С9 участвуют в организации мембрано-атакующего комплекса.

2. Регуляторные белки: С1Е1, С4bр, фактор Н, фактор I (инактиватор СЗb/С4b), белок S.

3. Факторы, участвующие в альтернативном пути активации системы комплемента: фактор В (протеиназа), фактор В (гликопротеин), фактор Р (пропердин) — у-глобулин, его обнаружил в 1954 г. Л. Пиллемер. Этот белок, образуя комплекс с эндоток­сином, в присутствии ионов Mg разрушает С3, поэтому был назван пропердином. Пропердин стабилизирует СЗ-конвертазу альтернативного пути.

Функции комплемента многообразны: а) участвует в лизисе микробных и других клеток (цитотоксическое действие); б) обладает хемотаксической активностью; в) принимает учас­тие в анафилаксии; г) участвует в фагоцитозе. Следовательно, комплемент является компонен­том многих иммунологических реакций, направ­ленных на освобождение организма от микробов и других чужеродных клеток и антигенов (на­пример, опухолевых клеток, трансплантата).

Механизм активации комплемента представляет собой каскад фер­ментативных протеолитических реакций, в результате которого образуется активный цитолитический комплекс, разрушающий стен­ку бактерии и других клеток. Известны три пути активации комплемента: классический, альтернативный и лектиновый.

По классическому пути комплемент активирует­ся комплексом антиген-антитело. Для этого достаточно участия в связывании антигена одной молекулы IgM или двух молекул IgG. Процесс начинается с присоединения к ком­плексу АГ+АТ компонента С1, который рас­падается на субъединицы Clq, Clr и Сls. Далее в реакции участвуют последовательно активированные «ранние» компоненты комплемента в такой последовательности: С4, С2, СЗ. Эта реакция имеет характер усиливающе­гося каскада, т. е. когда одна молекула пре­дыдущего компонента активирует несколько молекул последующего. «Ранний» компонент комплемента С3 активирует компонент С5, который обладает свойством прикрепляться к мембране клетки. На компоненте С5 путем последовательного присоединения «поздних» компонентов С6, С7, С8, С9 образуется литический или мембраноатакующий комплекс который нарушает целостность мембраны (образует в ней отверстие), и клетка погибает в результате осмотического лизиса.

Альтернативный путь активации комплемен­та проходит без участия антител. Этот путь характерен для защиты от грамотрицательных микробов. Каскадная цепная реакция при аль­тернативном пути начинается с взаимодействия антигена (например, полисахарида) с протеи­нами В, D и пропердином (Р) с последующей активацией компонента СЗ. Далее реакция идет так же, как и при классическом пути — образу­ется мембраноатакующий комплекс.

Лектиновыи путь активации комплемента также происходит без участия антител. Он ини­циируется особым маннозосвязывающим белком сыворотки крови, который после взаимодейс­твия с остатками маннозы на поверхности мик­робных клеток катализирует С4. Дальнейший каскад реакций сходен с классическим путем.

В процессе активации комплемента обра­зуются продукты протеолиза его компонен­тов — субъединицы СЗа и СЗb, С5а и С5b и дру­гие, которые обладают высокой биологической активностью. Например, СЗа и С5а принимают участие в анафилактических реакциях, являют­ся хемоаттрактантами, СЗb — играет роль в опсонизации объектов фагоцитоза, и т. д. Сложная каскадная реакция комплемента происходит с участием ионов Са²⁺ и Mg²⁺.

Реакция связывания комплемента.

Уникальная способность комплемента специфически связываться с различными по своей природе комплексами антиген + антитело нашла широкое применение в реакции связывания комплемента (РСК). Особое преимущество РСК состоит в том, что природа антигена, участвующего в ней (корпускулярный или раствори­мый), не имеет значения, так как комплемент связывается с Fс-фрагментом лю­бого антитела, относящегося к IgG и IgМ, независимо от его антительной специ­фичности. Кроме того, РСК очень чувствительна: она позволяет обнаружить количество антител в 10 раз меньшее, чем, например, в реакции преципитации. РСК была предложена в 1901 г. Ж. Борде и О. Жангу. В ее основе лежат два свой­ства комплемента:

1) способность связываться с комплексом антиген + антитело;

2) лизирование эритроцитов, использованных для получения гемолитической сыворотки.

РСК ставят в два этапа, и в ней соответственно участвуют две системы — опыт­ная, или диагностическая, и индикаторная. Диагностическая система состоит из исследуемой (или диагностической) сыворотки, которую перед постановкой реак­ции прогревают при 56 °С в течение 30 мин для инактивации имеющегося в ней комплемента, и антигена. К этой системе добавляют стандартный комплемент. Его источником служит свежая или высушенная сыворотка морской свинки. Смесь ин­кубируют при 37 "С в течение одного часа. Если в исследуемой сыворотке имеют­ся антитела, произойдет их взаимодействие с добавленным антигеном, и образую­щиеся комплексы антиген + антитело свяжут добавленный комплемент. Если же в сыворотке антитела отсутствуют, образования комплекса антиген + антитело не произойдет, и комплемент останется свободным. Никаких видимых проявлений связывания комплемента на этой стадии реакции обычно нет. Поэтому для выяс­нения вопроса, произошло или нет связывание комплемента, добавляют вторую, индикаторную систему (инактивированная гемолитическая сыворотка + эритроци­ты барана), и смесь всех компонентов РСК вновь инкубируют при 37С в течение 30—60 мин, после чего оценивают результаты реакции. В случае, если комплемент связался на первой стадии, в диагностической системе, т. е. в сыворотке больного имеются антитела, и произошло связывание комплемента комплексом антитело + + антиген, лизиса эритроцитов не будет — РСК положительна: жидкость бесцветна, на дне пробирки осадок эритроцитов. Если же в сыворотке специфические антите­ла отсутствуют и связывания комплемента в диагностической системе не произой­дет, т. е. РСК отрицательна, то неизрасходованный в диагностической системе Комплемент связывается с комплексом эритроциты + антитела индикаторной системы и произойдет гемолиз: в пробирке «лаковая кровь», осадка эритроцитов нет. Интенсивность РСК оценивают по четырехкрестной системе в зависимости от степени задержки гемолиза и наличия осадка эритроцитов. Реакция сопровожда­ется соответствующими контролями: контроль сыворотки (без антигена) и конт­роль антигена (без сыворотки), так как некоторые сыворотки и некоторые антигены обладают антикомплементарным действием. Перед постановкой РСК все компо­ненты, участвующие в ней, за исключением исследуемой сыворотки или антигена, подвергаются тщательному титрованию. Особенно важно ввести в реакцию точ­ную дозу комплемента, так как его нехватка или избыток могут привести к лож­ным результатам. Титром комплемента является то его минимальное количество, которое в присутствии рабочей дозы гемолитической сыворотки обеспечивает полное растворение эритроцитов. Для постановки основного опыта берут дозу комплемента, увеличенную на 20—25 % по сравнению с установленным титром. Титром гемолитической сыворотки является то ее максимальное разведение, кото­рое, будучи смешано с равным объемом 10 % раствора комплемента, полностью гемолизирует соответствующую дозу эритроцитов в течение 1 ч при температуре 37 °С. В основной опыт берут сыворотку, разведенную до 1/3 своего титра.

Непрямая реакция гемолиза используется как ускоренный метод обнаруже­ния специфических антител. В качестве носителя антигенов используют эритроциты. При наличии в сыворотке больного специфических антител сенсибилизированные эритроциты в присутствии комплемента лизируются.

Приобретенный иммунитет. Значение антител в формировании иммунитета. Роль различных классов иммуноглобулинов в иммунологических реакциях (агглютинации, РСК, нейтрализации токсинов и вирусов, развитии местного иммунитет).

Приобретенный иммунитет отличается от видового следующими особенностями.

-Во-первых, он не передается по наследству. По наследству передается лишь ин­формация об органе иммунитета, а сам иммунитет формируется в процессе индиви­дуальной жизни в результате взаимодействия с соответствующими возбудителями или их антигенами.

-Во-вторых, приобретенный иммунитет является строго специфическим, т. е. все­гда направлен против конкретного возбудителя или антигена.

Форми­рование приобретенного специфического иммунитета происходит благодаря коопера­тивному взаимодействию макрофагов (и других антигенпредставляющих клеток), В- и Т-лимфоцитов и при активном участии всех остальных иммунных систем.

Одним из характерных признаков приобретенного иммунитета служит появление в сыворотке крови и тканевых соках специфических защитных веществ — антител, направленных против чужеродных веществ.

Антитела являются уникальными сывороточными белками — глобулинами, ко­торые вырабатываются в ответ на поступление в организм антигена и способны с ним специфически взаимодействовать. Совокупность сывороточ­ных белков, обладающих свойствами антител, называют иммуноглобулинами и обозначают символом Ig.

Существует пять различных классов иммуногло­булинов: IgG, IgМ, IgА, IgЕ, IgD Они различаются по молекулярной массе, содержа­нию углеводов, составу полипептидных цепей, коэффициентам седиментации и др.

Высокая нейтрализующая активность антител, принадлежащих к IgG, свидетель­ствует о важной роли их в антитоксическом иммунитете. Антитела IgМ особенно активны в реакциях фагоцитоза с корпускулярными антигенами и поэтому играют существенную роль в антимикробном иммунитете, В реакциях нейтрализации виру­сов особенно активны антитела IgА, следовательно, им принадлежит большая роль в противовирусном иммунитете. Кроме того, секреторные IgAs обусловливают мест­ный иммунитет слизистых оболочек. Наконец, антитела IgЕ, обладающие гомоцитотропностью, опосредуют реакции гиперчувствительности немедленного типа.

Реакция связывания комплемента.

Уникальная способность комплемента специфически связываться с различными по своей природе комплексами антиген + антитело нашла широкое применение в реакции связывания комплемента (РСК). Особое преимущество РСК состоит в том, что природа антигена, участвующего в ней (корпускулярный или раствори­мый), не имеет значения, так как комплемент связывается с Fс-фрагментом лю­бого антитела, относящегося к IgG и IgМ, независимо от его антительной специ­фичности. Кроме того, РСК очень чувствительна: она позволяет обнаружить количество антител в 10 раз меньшее, чем, например, в реакции преципитации. РСК была предложена в 1901 г. Ж. Борде и О. Жангу. В ее основе лежат два свой­ства комплемента:

3) способность связываться с комплексом антиген + антитело;

4) лизирование эритроцитов, использованных для получения гемолитической сыворотки.

РСК ставят в два этапа, и в ней соответственно участвуют две системы — опыт­ная, или диагностическая, и индикаторная. Диагностическая система состоит из исследуемой (или диагностической) сыворотки, которую перед постановкой реак­ции прогревают при 56 °С в течение 30 мин для инактивации имеющегося в ней комплемента, и антигена. К этой системе добавляют стандартный комплемент. Его источником служит свежая или высушенная сыворотка морской свинки. Смесь ин­кубируют при 37С в течение одного часа. Если в исследуемой сыворотке имеют­ся антитела, произойдет их взаимодействие с добавленным антигеном, и образую­щиеся комплексы антиген + антитело свяжут добавленный комплемент. Если же в сыворотке антитела отсутствуют, образования комплекса антиген + антитело не произойдет, и комплемент останется свободным. Никаких видимых проявлений связывания комплемента на этой стадии реакции обычно нет. Поэтому для выяс­нения вопроса, произошло или нет связывание комплемента, добавляют вторую, индикаторную систему (инактивированная гемолитическая сыворотка + эритроци­ты барана), и смесь всех компонентов РСК вновь инкубируют при 37С в течение 30—60 мин, после чего оценивают результаты реакции. В случае, если комплемент связался на первой стадии, в диагностической системе, т. е. в сыворотке больного имеются антитела, и произошло связывание комплемента комплексом антитело + + антиген, лизиса эритроцитов не будет — РСК положительна: жидкость бесцветна, на дне пробирки осадок эритроцитов. Если же в сыворотке специфические антите­ла отсутствуют и связывания комплемента в диагностической системе не произой­дет, т. е. РСК отрицательна, то неизрасходованный в диагностической системе Комплемент связывается с комплексом эритроциты + антитела индикаторной системы и произойдет гемолиз: в пробирке «лаковая кровь», осадка эритроцитов нет. Интенсивность РСК оценивают по четырехкрестной системе в зависимости от степени задержки гемолиза и наличия осадка эритроцитов. Реакция сопровожда­ется соответствующими контролями: контроль сыворотки (без антигена) и конт­роль антигена (без сыворотки), так как некоторые сыворотки и некоторые антигены обладают антикомплементарным действием. Перед постановкой РСК все компо­ненты, участвующие в ней, за исключением исследуемой сыворотки или антигена, подвергаются тщательному титрованию. Особенно важно ввести в реакцию точ­ную дозу комплемента, так как его нехватка или избыток могут привести к лож­ным результатам. Титром комплемента является то его минимальное количество, которое в присутствии рабочей дозы гемолитической сыворотки обеспечивает полное растворение эритроцитов. Для постановки основного опыта берут дозу комплемента, увеличенную на 20—25 % по сравнению с установленным титром. Титром гемолитической сыворотки является то ее максимальное разведение, кото­рое, будучи смешано с равным объемом 10 % раствора комплемента, полностью гемолизирует соответствующую дозу эритроцитов в течение 1 ч при температуре 37 °С. В основной опыт берут сыворотку, разведенную до 1/3 своего титра.

Непрямая реакция гемолиза используется как ускоренный метод обнаруже­ния специфических антител. В качестве носителя антигенов используют эритроциты. При наличии в сыворотке больного специфических антител сенсибилизированные эритроциты в присутствии комплемента лизируются.

Антигены. Определение понятия, свойства, химическая природа. Специфичное антигенов. Детерминантная группа (эпитоп), шлеппер. Полноценные и неполноценные антигены. Гаптены и полугаптены. Факторы, определяющие антигенность белка и ее специфичность.

Антигены — любые вещества, содержащиеся в микроорганизмах и других клетках или выделяемые ими, которые несут признаки генетически чуже­родной информации и при введении в организм вызывают развитие специфи­ческих иммунных реакций.

Реализация антигенности зависит от способности антиге­на метаболизироваться в организме, т. е. быть объектом разрушающего действия макрофагов и взаимодействовать с другими клетками иммунной системы. Благода­ря такому взаимодействию происходит распознавание антигенной специфичности. Все антигены обладают специфичностью, т. е. определенными особенностями, гене­тически детерминированными и связанными с их структурой, почему они и отлича­ются друг от друга.

Для характеристики микроорганизмов помимо родовой, видовой и групповой антигенной специфичности очень важное значение имеет определение типоспецифичности антигенов. Типоспецифичность — особенность антигенного строения, которая обусловливает различия среди особей одной группы сходных организмов данного вида и позволяет выделить среди них серотипы, или сероварианты (серовары). Выявление сероваров дает возможность осуществлять очень тонкую дифферен­циацию внутри вида микроорганизмов.

Большинство современных классификаций патогенных микроорганизмов по­строены с учетом этих типов антигенной специфичности.

Изучение антигенных свойств различных сложных химических соединений — белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот и т. д. — показало, что суще­ствует два типа антигенов — полноценные и неполноценные.

-Полноценные антигены обладают обеими функциями антигена: способностью индуцировать образование антител и специфически с ними взаимодействовать.

-Неполноценные антигены сами по себе способностью индуцировать образование антител не обладают, они приоб­ретают это свойство только после соединения с белками или другими полноценными антигенами. Такие неполноценные антигены называются гаптенами или полугаптенами.

Неполноценные антигены обладают только од­ним свойством антигена: они способны специфически взаимодействовать с теми антителами, в индукции синтеза которых они участвовали (после присоединения к белку и превращения в полноценные антигены).

Если взаимодействие неполноценного антигена с антителом сопровождается обычными иммунологическими реакциями, его называют гаптеном. Если неполно­ценный антиген имеет очень небольшую молекулярную массу и его взаимодействие с антителами не сопровождается обычными видимыми реакциями, его называют полугаптеном. О присутствии полугаптена в этом случае судят по тому признаку, что антитела, будучи связаны с полугаптеном, уже не проявляют себя в обычной реак­ции с полноценным антигеном (задерживающая реакция Ландштейнера).

Антигенное строение микробной клетки. Основные группы антигенов. Химическая природа антигенной специфичности. Значение изучения антигенов в серологической классификации микроорганизмов.

Антигенное строение микробной клетки. Обладая слож­ным химическим строением, бактериальная клетка представляет собой целый ком­плекс антигенов. Антигенными свойствами обладают жгутики, капсула, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, рибосомы и другие компоненты цитоплаз­мы, а также различные продукты белковой природы, выделяемые бактериями во внешнюю среду, в том числе токсины и ферменты. В связи с этим различают следу­ющие основные виды микробных антигенов: соматические, или О - антигены; жгути­ковые, или Н-антигены; поверхностные, или капсульные К-антигены.

Для медицинской микробиологии наибольший интерес представляют антиген­ные свойства бактерий, токсинов и вирусов. Результаты их изучения используются в практике получения высокоэффективных иммуногенных препаратов, а также для совершенствования методов идентификации возбудителей болезней.

Антигенное строение микробной клетки. Н-, О- и К-антигены, токсины и ферменты бактерий как антигены. Перекрестнореагирующие антигены. Принципы определения антигенного состава бактерий, дифференциация общих (групповых) типоспецифических антигенов.

Антигенное строение микробной клетки. Обладая слож­ным химическим строением, бактериальная клетка представляет собой целый ком­плекс антигенов. Антигенными свойствами обладают жгутики, капсула, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, рибосомы и другие компоненты цитоплаз­мы, а также различные продукты белковой природы, выделяемые бактериями во внешнюю среду, в том числе токсины и ферменты. В связи с этим различают следу­ющие основные виды микробных антигенов: соматические, или О - антигены; жгути­ковые, или Н-антигены; поверхностные, или капсульные К-антигены.

Видовая специфичность — антигенные особенности, присущие представите­лям данного вида. Отпечаток видовой специфичности имеют многие макромолекулы данного организма. Определение видовых антигенов может быть использовано для дифференциации особей одного вида от другого.

Групповая специфичность — особенности антигенного строения, свойствен­ные определенной группе особей внутри данного вида организмов. Групповые анти­гены, позволяющие различать отдельных особей или группы особей внутри одного вида, называются изоантигенами.

Гетероспецифичность — антигенная специфичность, обусловленная наличием общих для представителей разных видов антигенов. Гетероантигены обусловливают перекрестные иммунологические реакции.

Типоспецифичность — особенность антигенного строения, которая обусловливает различия среди особей одной группы сходных организмов данного вида и позволяет выделить среди них серотипы, или сероварианты (серова- ры). Выявление сероваров дает возможность осуществлять очень тонкую дифферен­циацию внутри вида микроорганизмов.

Большинство современных классификаций патогенных микроорганизмов по­строены с учетом этих типов антигенной специфичности.