Микробиология, понятие микробиологии, статьи по микробиологии, микробиологические процессы

Апрель 2011

Изучение комплексных, искусственно полученных антигенов дало возможность более детально выяснить структуру и специфичность природных антигенов. Природные антигены, так же как и искусственные, являются комплексом веществ, состоящих из двух компонентов. Один из них высокомолекулярное вещество, определяющее коллоидную природу антигена и антигенные функции комплекса. В большинстве случаев у природных антигенов эта часть представлена белком. Второй компонент антигена определяет его специфичность. Этот компонент Ландштейнер назвал фактором специфичности, а Маррек детерминантной группой антигена.
В качестве детерминантной группы антигена функционирует не вся его молекула, а только часть. Об этом свидетельствуют многие факты и, в частности, способность антигена соединяться только с небольшим количеством молекул антитела. Поэтому в настоящее время антигенной детерминантой называют ту часть молекулы антигена, которая непосредственно индуцирует образование антител. Приводятся многочисленные исследования для выяснения вопроса, какая это часть и какова величина и природа специфичности детерминанты. Предполагалось, что в белковых антигенах детерминантой являются одна полипептидная цепь белка, компонент его простетической группы. Однако эти предположения не были в достаточной степени подтверждены экспериментально. Наиболее достоверной является гипотеза Маррека, который считает, что иммунологическая специфичность природных белковых антигенов определяется своеобразной мозаикой и расположением на глобулярной поверхности белка аминокислотных остатков. Маррек полагает, что несколько таких аминокислотных остатков, располагающихся в определенных сочетаниях на некотором расстоянии друг от друга, образуют на поверхности антигена активный участок, специфический для данного белка и действующий в качестве связывающей группы. На поверхности молекулы антигена может быть значительное количество таких активных участков, обладающих одинаковой или очень близкой специфичностью. Подтверждением этой гипотезы являются следующие наблюдения. Денатурация белка изменяет его антигенность и иммунологическую специфичность, обусловленную изменениями внутренней структуры белка, и изменение структуры активных участков. Молекула антигена, вступая в соединение с антителом, сохраняет присущую ей сферическую или эллипсоидную форму. Имеются и другие наблюдения, подтверждающие гипотезу Маррека. Но вопрос о том, какие именно аминокислотные остатки функционируют в качестве антигенных детерминант, остается пока нерешенным. Гауровиц и др. полагают, что антигенная детерминанта белков образует мозаику из остатков тирозина, свободных аминогрупп и других химических групп, локализующихся на поверхности молекулы белка.

Другой вид изменения специфичности наблюдается при введении в молекулу белка диазобензола. При иммунизации животных комплексным антигеном с диазобензолом образуются антитела, специфичные в отношении как комплексного антигена, так и видового белка, т. е. в данном случае сохраняется видовая специфичность и возникает новая специфичность, называемая структурной, обусловленная особенностями строения химической группы и ее реакции с белком.
Специфичность антигенов определяется также взаимным расположением (параметаортоположение) химических групп в бензольном ядре и пространственной конфигурацией комплексного антигена. Ландштейнер и Вандершер изучали антисыворотки, полученные в результате иммунизации комплексным антигеном из азопротеинов с тремя изомерами виннокаменной кислоты. Такие сыворотки специфически реагировали со всеми тремя антигенами, которые отличались друг от друга только пространственным расположением НОН групп.

Специфичность, представляющая собой одно из важнейших биологических явлений природы, выражается в многообразных жизненных процессах. Каждый организм имеет свою собственную специфическую генетическую индивидуальность. Специфичность действия антигенов и взаимодействие их с антителами поистине представляет собой удивительное биологическое явление. Познание механизмов и факторов специфичности является основой для разработки средств специфической профилактики и терапии инфекций и применения реакций иммунитета для диагностики инфекционных болезней.
Специфичность антигенов и их взаимодействие с антителами определяются особенностями и различиями их белковых молекул, особенностями их структуры. Связь между химическим строением и специфичностью антигенов наиболее детально и подробно была изучена в исследованиях с искусственными химическими комплексными антигенами, не встречающимися в естественных условиях. Обермейер и Пик изучали антигенные свойства белков, в молекулу которых они искусственно вводили различные химические радикалы. При иммунизации животных антигенами, содержащими в больших количествах йод, образуются антитела, которые дают специфическую реакцию с любыми йодированными белками, но не дают реакции с нативным белком и с белками, обработанными другими химическими веществами. Введение в белок йода снимает его видовую специфичность и приводит к появлению новой групповой специфичности, обусловленной химическим радикалом, а не белком.

Липоиды, как и большинство полисахаридов, являются гаптенами, но в отличие от полисахаридов приобретают свойства полноценных антигенов в простой смеси с белками.
За последние годы большое внимание уделяется изучению антигенных свойств нуклеиновых кислот. Исследования показали, что нуклеиновые кислоты, главным образом ДНК, проявляют антигенное действие не в чистом виде, а в комплексе с протеинами, т. е. тогда, когда она вводится в организм в виде нуклеопротеида. Следовательно, ДНК является гаптеном.
Антигены, состоящие из белке, и гаптена, называются комплексными антигенами. Эти антигены широко распространены в природе. К ним относятся сыворотки животных, различные секреты и жидкости животных, антигены микроорганизмов растений и т. д. Специфичность комплексных антигенов чаще всего определяется гаптенами. Белок комплексного антигена играет роль активатора гаптенов. Такой белок Закс назвал шлеппером (от нем. Schlepper тягач, буксир).

Антигенные свойства полисахаридов и липоидов. На протяжении длительного времени считалось, что антигенами являются только белки, антигенные же свойства полисахаридов и липоидов отрицались большинством исследователей. Однако эта точка зрения оказалась неправильной. Убедительные данные об антнгенности полисахаридов, выделенных из капсул вирулентных пневмококков, показали Дочез и Эвери. Полисахариды пневмококков в химически чистом состоянии стимулируют образование антител, обладающих высокой специфичностью. Они защищают от гибели мышей, Зараженных большими дозами вирулентного пневмококка. В большинстве своем полисахариды являются гаптенами и свойства полноценных антигенов приобретают только в том случае, когда находятся в химической связи с белком. При введении в организм искусственно смешанных полисахаридов и белков образования антител не происходит.