Методы изучения цитокинов

Иммуноблоттинг применяют для выявления антител к отдельным антигенам или «узнавания» антигенов по известным сывороткам. Метод состоит из 3 этапов: разделения биологических макромолекул (например, вируса) на отдельные белки с помощью электрофореза в полиакриламидном геле; переноса разделенных белков из геля на твердую подложку (блот) путем наложения пластины полиакриламидного геля на активированную бумагу или нитроцеллюлозу (электроблоттанг); выявления на подложкеискомых белков с помощью прямой или непрямой иммуноферментной реакции. Как диагностический метод иммуноблоттинг используют при ВИЧ-инфекции. Диагностическую ценность имеет обнаружение антител к одному из белков внешней оболочки вируса.

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.

Список литературы:

1. С.В. Сенников, А.Н. Силков (Цитокины и воспаление. 2005. Т. 4, № 1. С. 22-27.)

2. A.A.Ярилин - Иммунология 2010 (190-230)

3. Хаитов Р.М., Игнатьева Г.А., Сидорович  И.Г. – Иммунология (177-202)