Антигены микроорганизмов

Человек живет в огромном мире микробов, но лишь ничтожно малая часть их способна вызывать инфекционные заболевания человека. Существуют патогенные, условно-патогенные возбуди­тели инфекционных заболеваний и сапрофиты. К возбудителям инфекционных заболеваний относятся вирусы, бактерии, грибы, одноклеточные и многоклеточные паразиты, прионы. Патогенность микроорганизмов обусловлена их вирулентностью (мерой патоген- ности), токсигенностью (способностью к образованию и выделе­нию токсинов), адгезивностью (способностью фиксироваться на клеточной поверхности) и инвазивностью (способностью к рас­пространению в тканях макроорганизма). Для развития инфекци­онного процесса доза возбудителя должна превышать порог, зави­сящий в каждом конкретном случае от вирулентности возбудите­ля, пути его проникновения и степени резистентности организма.

Вирусы являются облигатными внутриклеточными паразитами. После проникновения в клетку хозяина вирусы млекопитающих сбрасывают свою оболочку, а в процессе репликации используют субстрат этой клетки-мишени. В состав простейших вирусов вхо­дят нуклеиновые кислоты и несколько белков, составляющих ви­русную оболочку (капсид). Более сложные вирусы имеют допол­нительные белковые или липопротеиновые оболочки. Липиды и углеводы, входящие в состав оболочек, имеют обычно клеточное происхождение. В структуру вирусов входят РНК или ДНК, мем- браноподобный слой, гемагглютинин, липиды и нейраминидаза.


Вирусные антигены могут входить в состав самого вириона или быть вирусассоциированными и находиться в зараженной клетке. Антигены вируса можно обнаружить на поверхности клеток. Это гликопротеиды, образующиеся в результате встраивания вируса в клеточную мембрану, репродукции оболочечного вируса или вы­хода вируса из клетки. Для некоторых вирусов характерна ярко выраженная изменчивость антигенной структуры.

В отличие от вирусов, бактерии содержат как ДНК, так и РНК, размножаются путем бинарного деления. Бактерии (прокариоты), в отличие от клеток растений и животных (эукариотов), являются одноклеточными организмами, размером от 0,2 до 10 мкм. Разли­чают 4 формы бактерий: шаровые (кокки), палочковидные (бакте­рии, бациллы, клостридии), извилистые (вибрионы, спирохеты, спириллы), нитевидные (хламидобактерии). Микробы обладают выраженным полиморфизмом и меняют свои свойства под влия­нием температуры, питательных сред, лекарственных средств и др. Бактериальная клетка в зависимости от вида содержит геном, ци­топлазму, споры, рибосомы, цитоплазматическую мембрану, жгу­тики, клеточную стенку, капсулу. В бактериях существуют плаз- миды, относящиеся к независимым репликонам. Плазмиды отли­чаются от фагов — они не обладают внеклеточными формами. Плазмиды опосредуют переносимую резистентность к препаратам.

Многие микроорганизмы способны к временному (факульта­тивному) внутриклеточному паразитированию в организме хозяи­на. Наличие капсулы у многих видов бактерий обеспечивает им защиту от воздействия факторов иммунитета. Основой бактери­альной клетки являются пептидогликаны, которые образуют тон­кую прослойку, защищающую цитоплазматическую мембрану бак­терий. Пептидогликаны представляют собой гетерополимеры и обладают выраженным иммуномодулирующим свойством.

Бактериальные соматические О-антигены являются термостабиль­ными липопротеидами, выдерживающими нагревание до 80-100 °С. У подвижных бактерий различают жгутиковые Н-антигены, пред­ставляющие собой термолабильные белки, разрушающиеся при тем­пературе 56-80 °С. У брюшнотифозных сальмонелл выделен термо­стабильный полисахаридный VI-антиген. Антигенная специфич­ность, позволяющая разделить микробы на серовары, обусловлена капсульными антигенами, состоящими из сложных полисахаридов. Антигенными свойствами обладают реснички (пили), мембрана, цитоплазма, ферменты, токсины бактерий.

Особое положение занимают возбудители прионных болезней. Прионы — клеточные белки, которые взаимодействуют с клеточ­ными мономерными молекулами и превращаются в сложные ста­бильные комплексы с необычной конфигурацией. Инфекционностъ прионов заключается в их способности вызывать превращение нор­мальных белков в прионы. Прионы устойчивы к действию проте- олитических ферментов, кипячению, рентгеновским лучам, формальдегиду. Обезвреживания прионов можно достичь путем автоклавирования при температуре 138 °С в течение 1-2 ч.

Инкубационный период заболеваний, которые вызывают при- оны, составляет месяцы и годы. Первые случаи спонгиоформной энцефалопатии коров зарегистрированы в Англии в 1986 г., в 1987 г. их число составляло 20, а в 1999 г. — уже 169 ООО. В 1994 г. был введен запрет на использование костной муки, которая явилась источником заражения скота, а в 1996 г. — на экспорт говядины с территорий, где были случаи прионных заболеваний. Наибольшее число таких заболеваний зарегистрировано в Англии, Германии, Испании. Отдельные случаи губчатой энцефалопатии у коров на­блюдались в Чехии, Японии, Греции, Канаде, Франции, Омане, Швейцарии, Нидерландах, Дании, Португалии. Аналогичная бо­лезнь (скрепи) развивается у овец.

В 1996 г. в Англии описано 10 случаев прионных заболеваний людей, получивших название нового варианта болезни Крейгц- фильда-Якоба. В 2001 г. в Англии число заболевших достигло 107, единичные случаи болезни зарегистрированы во Франции, Гон­конге, Ирландии. Передача заболевания связана с потреблением говядины, зараженной прионами. К категории прионных болез­ней относятся также синдром Герстманна-Штрауслера-Шейнкера, фатальная семейная бессонница, болезнь куру.

Основным резервуаром возбудителей инфекционных болезней человека являются больные люди, включая бактерионосителей и лиц, находящихся на стадии инкубационного периода. Природа предусмотрела большое разнообразие путей передачи возбудите­лей инфекционных болезней. Горизонтальная передача: воздуш- но-капельная, фекально-оральная, половой путь передачи, зара­жение через кожные покровы, инъекционная и трансмиссивная передача. Вертикальная передача: трансплацентарная, перинаталь­ное заражение (при прохождении плода через инфицированные родовые пути), заражение с молоком матери.

При зоонозных и арбовирусных инфекциях существуют свои пути передачи возбудителя: при укусе человека инфицированны­ми животными (бешенство), кровососущими членистоногими (природно-очаговые инфекции), при контакте с материалом, кон- таминированным возбудителями инфекционных болезней (сибир­ская язва).

Участки ткани, через которые происходит проникновение возбудителя в макроорганизм, называются входными воротами инфекций. В связи с этим различают капельные, кишечные, транс­миссивные инфекции и инфекции наружных покровов. Началь­ный этап инфекционного процесса включает внедрение микро­организма, его размножение и распространение за пределы пер­вичного очага. Инкубационный период — время от начала внедрения возбудителя до появления первых клинических при­знаков заболевания. Инкубационный период переходит в про­дромальную стадию (появление слабых признаков заболевания, носящих чаще неспецифический характер) или непосредственно в период острых проявлений, характерных для данного заболева­ния. Острый период заболевания завершается реконвалесценци- ей (постепенной или кризисной), далее следуют выздоровление и период реабилитации. В некоторых случаях наблюдается абор­тивное, стертое или атипичное течение инфекционного процес­са. У лиц, ранее переболевших или вакцинированных против дан­ной инфекции, патологический процесс протекает на уровне суб­клинических проявлений, иногда с коротким течением и быстрым выздоровлением.

Кроме острых и хронических инфекций, различают латент­ные, медленные, персистирующие инфекции, бактерио-, виру- со-, паразитоносительство, смешанные инфекции, вызванные бак­териями, вирусами и паразитами. Особую группу инфекционной патологии составляет интоксикация, вызванная токсинами мик­роорганизмов.

Возможно заражение двумя или несколькими видами возбуди­телей, тогда возникают смешанные инфекции. Различают также вторичные инфекции, или суперинфекции, которые возникают на фоне имеющегося заболевания, а также реинфекции — случаи повторного заражения одним и тем же возбудителем, и рециди­вы — обострение болезни под влиянием находящегося в организ­ме возбудителя.

Изменяющиеся условия жизни человека и существования мик­роорганизмов приводят к появлению новых разновидностей мик­робов, новых свойств у ранее известных возбудителей (устойчи­вость к лекарственным средствам, факторам иммунитета и др.) и даже новых возбудителей инфекционных заболеваний. Измене­ния в генетическом аппарате возбудителей могут сопровождаться появлением неиммуногенных штаммов и преодолением ими меж­видовых барьеров. На этом основано предположение, что вирус СПИДа является адаптированным к человеку вирусом обезьяны, чью кровь переливали человеку в 20-х годах XX века с целью лечения малярии (обезьяны обладают естественной устойчиво­стью к малярии).

Существует феномен инфекционной антигенемии, при кото­ром наблюдается циркуляция антигена в крови. Обнаружение ан­тигена с помощью ИФА, ПЦР и других методов стало эффектив­ным средством ранней диагностики инфекционных заболеваний и оценки разных стадий инфекционного процесса. Использова­ние этих методов показало, что присутствие в крови растворимых антигенов, эндо- и экзотоксинов, убитых и даже живых возбуди­телей инфекционных болезней не является редкостью. Весьма информативными оказались способы выявления антигенов в дру­гих биологических жидкостях: слюне, мокроте, моче. Антигене- мия возникает не только при инфекциях, но и в отдельных случа­ях после вакцинации.

Гиперантигенемия чревата возникновением интоксикации, иммунокомплексных осложнений, феноменов подавления им­мунных реакций избытком антигена и т.п. С другой стороны, наличие инактивированного антигена в организме не всегда яв­ляется опасным признаком, его присутствие в низкой концент­рации в лимфоидной ткани обеспечивает развитие длительного иммунитета.

При ряде инфекций (холера, сальмонеллезы, дизентерия, ге­патит В и др.) в крови можно обнаружить одновременно цирку­лирующий антиген и антитела, не образующие иммунный комп­лекс. Это объясняется недостаточно высокой авидностью таких антител или значительными различиями в концентрации цирку­лирующих антител и антигена. В условиях in vitro иммунный ком­плекс образуется в эквивалентной зоне его ингредиентов, кото­рые не связываются или диссоциируют в избытке антител или антигена.

Острая фаза инфекционного процесса является противопока­занием к вакцинации против этой инфекции и других инфекци­онных заболеваний. Вакцинировать можно не ранее 2-4 нед после затухания острого инфекционного процесса. Сопутствующие хро­нические инфекции и инфекции, присоединившиеся в поствак­цинальный период, замедляют формирование специфического иммунитета. В этом случае происходит более медленное образование антител и клеток, обеспечивающих развитие клеточного иммуните­та. Особенно это опасно, когда неспецифический инфекционный процесс поражает входные ворота и подавляет местный имму­нитет к тому возбудителю, против которого проводится вакци­нация.

Возбудители инфекционных заболеваний могут содержать десятки и даже сотни антигенов разной специфичности, обеспечивающих формирование антиинфекционного иммунитета. Антигены — гене­тически чужеродные вещества, способные вызывать образование антител и эффекторов клеточного иммунитета. Иммунные реакции, вызванные антигенами, направлены на их связывание, нейтрализа­цию и выведение из организма. Способность антигенов вызывать иммунный ответ, обеспечивающий защиту организма от проникно­вения таких антигенов, называется иммуногенносгью. Иммуноген- ностъю обладают белки, полисахариды, полипептиды, нуклеино­вые кислоты. Термин «иммуногенностъ» используется прежде все­го для характеристики антигенов, участвующих в формировании антиинфекционного иммунитета. Способность антигена вызывать устойчивость против заражения называется протективной актив­ностью. Она является главной характеристикой антигенов любой вакцины.

Антигенность (способность антигена вызывать образование ан­тител и взаимодействовать с ними) не всегда совпадает с иммуно- генностью и протективной активностью антигенов. Например, очищенная фракция гликопротеина, полученная из респиратор­ного синцитиального вируса, вызывает образование антител, ко­торые не только не защищают, а, наоборот, усиливают поражение легких при последующем заражении вирусом. Этот феномен еще недостаточно изучен. Предполагается, что в основе ослабления резистентности может лежать ярко выраженная гиперчувствитель­ность замедленного типа (ГЗТ), которая развивается после введе­ния этого гликопротеина.

Не все антигены обладают протективной активностью (табл. 4). Протективные антигены находятся на поверхности микробной клетки, входят в состав пилей, клеточной мембраны или секрети- руются возбудителем в окружающую среду. Внутриклеточные ком­поненты нередко оказывают иммуносупрессивное действие. Ли- пидный компонент является носителем токсичности. Химическая природа протектиновых антигенов различна и зависит от вида воз­будителя, в большинстве случаев протективными антигенами яв­ляются белки, гликопротеины и полисахариды.

Таблица 4. Антигены возбудителей инфекционных и паразитарных заболеваний

Отношение
Источники Особенности Химическая к патогенности Протективная
расположения природа возбудителя активность
Бактерии, Секретируе- Белки (экзоток­ Факторы пато­ Выражена
риккетсии, мые сины), полиса­ генности, обла­
грибы, хариды гликока- дающие анти­
гельминты ликса фагоцитарной активностью
Поверхност­ Липополисаха- Факторы пато­ Выражена
ные рид — ЛПС (эндотоксины), полисахариды, белки генности (при­крепление и проникновение патогена в клетку)
Внутрикле­ Белки, нуклео- Факторы раз­ Слабо
точные протеины, ферменты и др. множения бактерий выражена
Вирусы Поверхност­ Белки, глико- Факторы пато­ Выражена
ные протеины генности (при­крепление и проникновение патогена в клетку)
Глубокие Белки, нуклео- Факторы репро­ Слабо
(капсидные) протеины, ферменты дукции вирусов выражена


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Close