1Специфичность реакции антиген-антитело
2 Биологическая активность комплексов АГ+АТ
3 Методы обнаружения антигенов и антител
Понятие паратопа и эпитопа. Аффинитет и авидность. Обратимость реакций антиген-антитело и ее значение. Условия оптимального взаимодействия антиген-антитело. Агглютинация и преципитация как биологические феномены.
Эпитоп (антигенная детерминанта) — участок антигена, распознаваемый антителами;
эпитоп, ассоциированный с молекулами I или II классов распознается Т- клеточным рецептором.
эпитоп В-клеточный — часть молекулы антигена, соответствующая той пространственной организации, которая свойственна ей в нативном белке; антигенраспознающие рецепторы В-клеток и иммуноглобулины распознают нативную конформацию эпитопа, но не линейную последовательность аминокислотных остатков.
эпитоп Т-клеточный — линейная последовательность аминокислотных остатков, составляющих часть антигена; не требует сохранения нативной конформации.
Антигенсвязывающий участок , паратоп, (антигенкомбинирующий участок, активный центр антител) — N-концевой участок антител и антигенраспознающих рецепторов, взаимодействующий с антигеном посредством прямого физического контакта; образуется тремя гипервариабельными петлями V-доменов тяжелой и легкой цепей.
Авидность — суммарная сила множественных ("многоточечных") взаимодействий между клетками или молекулами, что отличает этот показатель взаимодействия от аффинности как силы взаимодействия отдельного участка в системе рецептор-лиганд.
Антигенами называют макромолекулы, способные вызывать иммунный ответ организма при условии их распознавания специфическими рецепторами лимфоцитов. Для индукции ответа В- и Т-клеток требуются различные условия и свойства антигена. При индукции гуморального В-клеточного ответа обязательными свойствами антигена являются чужеродность (т.е. отсутствие аналогичных субстанций в реагирующем организме), специфичность (способность распознавать иммуноглобулиновые рецепторы В-клеток и взаимодействовать с антителами той же специфичности) и иммуногенность (способность вызывать иммунный ответ вне зависимости от его специфичности).
В основе реакции антиген — антитело лежит взаимодействие между эпитопами антигена и активными центрами антител, основанное на их пространственном соответствии (комплементарности). АГдетерминанты и специфичные для них антитела пространственно подходят друг другу как кисть к перчатке или ключ к замку.
Иммунные комплексы — агрегаты антигена со специфическими антителами.
Реакция протекает в два этапа.
На первом этапе происходит взаимодействие как таковое, на втором — видимые его проявления, возникающие вследствие изменения физико-химического состояния компонентов реакции при их комплексировании.
Первый этап реакции происходит очень быстро. Взаимодействие эпитопов с активными центрами антител основано на установлении химических связей (нековалентных), не отличающихся от тех, которые возникают между молекулами других типов. В основе этих связей лежат следующие типы сил межмолекулярных взаимодействий:
• водородные (связанные с образованием водородных мостиков между гидрофильными группами);
• гидрофобные (обусловленные энергетическими преимуществами контакта гидрофобных участков молекул между собой по сравнению с их взаимодействием с водой);
• силы Ван-дер-Ваальса (основанные на взаимодействии электронных облаков).
Все эти взаимодействия проявляются при близком контакте молекул, основой которого является комплементарность участков молекул антигена и антител.
Возникающие силы тем больше, чем точнее соответствие между эпитопом и паратопом.
Известно, что интенсивность электростатических взаимодействий убывает пропорционально квадрату расстояния, а сил Ван-дер- Ваальса — пропорционально расстоянию в седьмой степени. При близком контакте молекул проявляются и силы отталкивания (в случае несоответствия конфигурации электронных облаков).
Взаимодействие антигена с антителом обратимо и подчиняется закону действия масс, на основе которого рассчитывают константу равновесия формирования и диссоциации иммунных комплексов:
К = [АbН]/[Аb][Н],
где К — константа равновесия,
[Аb] — концентрация несвязанных антител,
[Н] — концентрация свободного гаптена,
[АbН] — концентрация комплекса антител с гаптеном.
Константа равновесия служит мерой сродства (аффинности) антител. Поскольку аффинность отражает степень пространственного соответствия активного центра антитела и эпитопа, она может служить количественной оценкой специфичности антител по отношению к данному эпитопу. Для ее определения используют метод равновесного диализа.
Антитела находятся внутри диализуемого объема, а свободный (но не связанный) гаптен способен проникать через диализационную мембрану. Это создает возможность прямого измерения всех параметров приведенной выше формулы. Для расчетов аффинности используют также графический подход с применением координат Скэтчарда. Последние представляют собой зависимость отношения концентрации связанного гаптена на 1 моль антител (r) к концентрации свободного гаптена от величины r, для гомогенных антител эта зависимость имеет линейный характер.
Помимо кинетического подхода к изучению аффинности, существует термодинамический подход, основанный на анализе изменений свободной энергии при взаимодействии антиген — антитело. Изменение свободной энергии обратно пропорционально логарифму константы аффинности.
При использовании высокомолекулярных и поливалентных антигенов измерение аффинности антител осложняется. Для суммарной оценки сродства (функциональной аффинности, или авидности) антител в этом случае применяют дополнительные приемы, позволяющие оценить концентрацию хотя бы одного из компонентов реакции. Это осуществляют обычно на основе радиоиммунного или иммуноферментного тестов. Оценка функциональной аффинности актуальна также с точки зрения учета эффекта поливалентности антител.
Так, каждый активный центр IgM-антител обычно имеет меньшую аффинность по отношению к эпитопам, чем активный центр IgG-антител той же специфичности, но суммарная (функциональная) аффинность IgM-антител может оказаться выше вследствие большего числа активных центров.
При анализе взаимодействий с антителами сложных молекул (особенно белковых), которые несут несколько эпитопов, необходимо учитывать взаимные влияния связывания различных пар эпитоп — антитело. Установлено, что при связывании нескольких различных эпитопов молекулы антигена с соответствующими антителами эффективность (т.е. сродство) каждого взаимодействия повышается. Это объясняют снижением вероятности диссоциации каждой связи при сохранении контакта взаимодействующих молекул благодаря наличию других связей.
Другая проблема, осложняющая изучение сродства антигенов и антител, это гетерогенность популяции антител по показателю сродства. Такая гетерогенность обусловлена тонкими различиями антител по специфичности. С помощью перечисленных выше подходов удается оценить усредненную аффинность популяции антител, а также рассчитать показатель их гетерогенности по аффинности. Указанная проблема полностью решается в случае использования моноклональных антител, «гомогенных» по всем показателям, включая специфичность и, следовательно, аффинность.
По мере уменьшения пространственного и химического сродства уменьшаются силы связывания, хотя способность взаимодействия с родственными АГ частично сохраняется. Этим объясняется тот факт, что в значительных разведениях антитела взаимодействуют только с гомологичным антигеном, а в небольших разведениях могут давать перекрестные реакции с антигенами, имеющими пространственное или химическое сродство.
Установлено, что при взаимодействии АГ-АТ образуются иммунные комплексы,процесс образования которых носит обратимый характер.