Антитела: классификация и функции. Основные функции антител Антитела и антитоксины выполняют функцию белков

Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) - это растворимые гликопротеины, присутствующие в сыворотке крови, тканевой жидкости или на клеточной мембране, которые распознают и связывают антигены. Иммуноглобулины синтезируются В-лимфоцитами (плазматическими клетками) в ответ на чужеродные вещества определенной структуры - антигены. Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов - например, бактерий и вирусов.

Антитела выполняют две функции: антиген-связывающую функцию и эффекторную (например запуск классической схемы активации комплемента и связывание с клетками), являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета, состоят из двух лёгких цепей и двух тяжелых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов иммуноглобулинов - IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающиеся между собой по строению и аминокислотному составу тяжелых цепей. Иммуноглобулины экспрессируются в виде мембраносвязанных рецепторов на поверхности В-клеток и в виде растворимых молекул, присутствующих в сыворотке и тканевой жидкости.

Строение антител

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа - IgG) гликопротеидами, имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжелых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из VH, CH1, шарнира, CH2 and CH3 доменов) и из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из VL и CL доменов). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding - антиген-связывающий фрагмент) и один Fc (англ. fragment crystallizable - фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA) так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер - IgM). Всего различают пять типов тяжелых цепей (α-, γ-, δ-, ε-и μ- цепи) и два типа легких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

Виды антител:

IgG является основным иммуноглобулином сыворотки здорового человека (составляет 70-75 % всей фракции иммуноглобулинов), наиболее активен во вторичном иммунном ответе и антитоксическом иммунитете. Благодаря малым размерам (коэффициент седиментации 7S, молекулярная масса 146 кДа) является единственной фракцией иммуноглобулинов, способной к транспорту через плацентарный барьер и тем самым обеспечивая иммунитет плода и новорожденного.
IgM представляют собой пентамер основной четырехцепочечной единицы, содержащей две μ- цепи. Появляются при первичном иммунном ответе на неизвестный антиген, составляют до 10 % фракции иммуноглобулинов. Являются наиболее крупными иммуноглобулинами (970 кДа).
IgA сывороточный IgA составляет 15-20 % всей фракции иммуноглобулинов, при этом 80 % молекул IgA представлено в мономерной форме у человека. Секреторный IgA представлен в димерной форме в комплексе секреторным компонентом, содержится в серозно-слизистых секретах (например, в слюне, молозиве, молоке, отделяемом слизистой оболочки мочеполовой и респираторной системы).
IgD составляет менее одного процента фракции иммуноглобулинов плазмы, содержится в основном на мембране некоторых В-лимфоцитов. Функции до конца не выяснены, предположительно является антигенным рецептором для В-лимфоцитов, еще не представлявшихся антигену.
IgE связан с мембранами базофилов и тучных клеток, в свободном виде в плазме почти отсутствует. Связан с аллергическими реакциями.

Функции антител

Иммуноглобулины всех изотипов бифункциональны. Это означает, что иммуноглобулин любого типа - распознает и связывает антиген, а затем - усиливает киллинг и/или удаление иммунных комплексов, сформированных в результате активации эффекторных механизмов. Одна область молекулы антител (Fab) определяет ее антигенную специфичность, а другая (Fc) осуществляет эффекторные функции: связывание с рецепторами, которые экспрессированы на клетках организма (например, фагоцитах); связывание с первым компонентом (C1q) системы комплемента для инициации классического пути каскада комплемента.

Как вырабатываются антитела

Выработка антител в ответ на поступление в организм антигенов зависит от того, впервые или повторно организм сталкивается с данным антигеном. При первичной встрече антитела появляются не сразу, а через несколько дней, при этом сначала образуются IgМ- антитела, а затем начинают преобладать IgG-антитела. Своего пика количество антител в крови достигает приблизительно за неделю, затем их количество медленно снижается. При повторном поступлении антигена в организм выработка антител происходит быстрее и в большем объеме, при этом образуются сразу IgG- антитела. Иммунная система способна запоминать свои встречи с некоторыми антигенами очень надолго, этим объясняется, например, пожизненный иммунитет к натуральной оспе или к детским инфекциям.

Реакция антиген-антитело

В результате реакции антиген-антитело в геле образуются линии преципитации, по которым можно судить о числе реагирующих компонентов, иммунологическом родстве антигенов и их электрофоретической подвижности. Антитела могут быть обнаружены в макроскопической реакции агглютинации с помощью частиц, нагруженных антигеном. Разработаны многочисленные варианты иммунологического анализа, основанные на взаимодействии меченых антигенов и антител. В качестве меток используют радиоактивные изотопы и ферменты.

Как антитела нейтрализуют токсины?

Молекула антитела, присоединившись вблизи активного центра токсина, может стереохимически блокировать его взаимодействие с субстратом, особенно с макромолекулярным. В комплексе с антителами токсин теряет способность к диффузии в тканях и может стать объектом фагоцитоза, особенно если размер комплекса увеличивается в результате связывания с нормальными аутоантителами.

Защитное действие сывороточных антител

Антитела нейтрализуют вирусы разными способами - например, стереохимически ингибируя связывание вируса с клеточным рецептором и предотвращая тем самым его проникновение в клетку и последующую репликацию. Иллюстрация этого механизма - протективный эффект, которым обладают антитела, специфичные к гемагглютинину вируса гриппа. Антитела к гемагглютинину вируса кори тоже препятствуют его проникновению в клетку, но межклеточное распространение вируса блокируется антителами к белку слияния цитоплазматических мембран соседних клеток.

Антитела могут непосредственно разрушать вирусные частицы, активируя комплемент по классическому пути или вызывая агрегацию вирусов с последующим фагоцитозом и внутриклеточной гибелью. Эффективными могут быть даже относительно низкие концентрации антител в крови: например, можно защитить реципиентов от заражения полиомиелитом, вводя противовирусные антитела, или предотвратить заболевание корью детей, контактировавших с больными, вводя профилактически нормальный гамма-глобулин человека.

Материнские антитела

В первые несколько месяцев жизни, когда собственная лимфоидная система ребенка еще недостаточно развита, защиту от инфекций обеспечивают материнские антитела, проникающие через плаценту или поступающие с молозивом и всасывающиеся в кишечнике. Основной класс иммуноглобулинов молока - это секреторный иммуноглобулин А. Он не всасывается в кишечнике, а остается здесь, защищая слизистую оболочку. Поразительно, что эти антитела направлены к бактериальным и вирусным антигенам, часто попадающим в кишечник. Кроме того, полагают, что клетки, продуцирующие иммуноглобулин А к таким антигенам, мигрируют в ткань молочной железы, откуда продуцируемые ими антитела попадают молоко.

А3 . Действие каких факторов вызывает необратимую денатурацию белка?

А4 . Укажите, что наблюдается при действии на растворы белков концентрированной азотной кислоты:

А5 . Белки, выполняющие каталитическую функцию, называются:

	Гормонами		Ферментами
	Витаминами		Протеинами

А6. Белок гемоглобин выполняет следующую функцию:

Часть Б

Б1 . Соотнесите:

Тип белковой молекулы		Свойство
	Глобулярные белки		Молекула свернута в клубок
	Фибриллярные белки		Не растворяются в воде
			В воде растворяются или образуют коллоидные растворы
			Нитевидная структура

Б2 . Белки:

Часть С

С1. Напишите уравнения реакций, с помощью которых из этанола и неорганических веществ можно получить глицин.

Вариант 2

Часть А

А1 . Массовая доля какого элемента в белках наибольшая?

А2 .Укажите, к какой группе веществ относится гемоглобин:

А3. Свертывание спирали в клубок-«глобулу» характеризует:

А4 . При горении белков ощущается запах:

А5 . Появление желтой окраски при взаимодействии раствора белка с концентрированной азотной кислотой указывает на наличие в белке остатков аминокислот, содержащих:

А6 .Белки, защищающие от проникающих в клетку бактерий:

Часть Б

Б1. Белки можно обнаружить:

Б2 . Какие утверждения о белках верны?

Часть С

С1. Осуществить превращения :

Н 2 О/Hg 2 + +Ag 2 O/NH 3(р-р) +Cl 2 NH 3 (изб.)

С 2 Н 2 → Х 1 → Х 2 → Х 3 → Х 4

Вариант 3

Часть А

А1 .Первичная структура белка представляет собой:

А2 .Витки спирали вторичной структуры белка скреплены главным образом за счет связей:

А3. Денатурация белков приводит к разрушению:

	Пептидных связей		Водородных связей
	Первичной структуры		Вторичной и третичной структуры

А4 . Укажите общую качественную реакцию на белки:

А6. Антитела и антитоксины выполняют следующую функцию белков:

Часть Б

Б1. Соотнесите:

Вид ткани или функции белка		Тип белка
	Мускульные ткани		Глобулярные белки
	Покровные ткани, волосы, ногти		Фибриллярные белки
	Ферменты
	Транспортные белки

Б2 . При гидролизе белков могут образоваться вещества:

	C 2 H 5 OH		CH 3 CH(NH 2 )COOH
	CH 3 COOH		CH 2 (OH)CH(NH 2 )COOH
	NH 2 CH 2 COOH		NH 2 -NH 2

Часть С

С1. Напишите уравнения реакций образования дипептида из:

а) аспарагиногвой кислоты (2-аминобутандиовой кислоты);

б) из аминоуксусной кислоты и аланина.

Вариант 4

Часть А

А1 .Вторичная структура белка обусловлена:

А2 . Объединение четырех глобул в молекулу гемоглобина характеризует:

Первичную структуру белка

В ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом - характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной цепи антигена.

Антитела состоят из двух лёгких цепей и двух тяжелых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов антител (иммуноглобулинов) - IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжёлых цепей и по выполняемым эффекторным функциям.

История изучения

Самое первое антитело было обнаружено Берингом и Китазато в 1890 году , однако в это время о природе обнаруженного столбнячного антитоксина, кроме его специфичности и его присутствия в сыворотке иммунного животного, ничего определенного сказать было нельзя. Только с 1937 года - исследований Тизелиуса и Кабата, начинается изучение молекулярной природы антител. Авторы использовали метод электрофореза белков и продемонстрировали увеличение гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови иммунизированных животных. Адсорбция сыворотки антигеном , который был взят для иммунизации, снижала количество белка в данной фракции до уровня интактных животных.

Строение антител

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа - IgG) гликопротеинами , имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжелых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из V H , C H1 , шарнира, C H2 и C H3 доменов) и из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из V L и C L доменов). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding - антиген-связывающий фрагмент) и один (англ. fragment crystallizable - фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA) так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер - IgM). Всего различают пять типов тяжелых цепей (α-, γ-, δ-, ε-и μ- цепи) и два типа легких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

Классификация по тяжелым цепям

Различают пять классов (изотипов ) иммуноглобулинов, различающихся:

величиной
зарядом
последовательностью аминокислот
содержанием углеводов

Класс IgG классифицируют на четыре подкласса (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), класс IgA - на два подкласса (IgA1, IgA2). Все классы и подклассы составляют девять изотипов, которые присутствуют в норме у всех индивидов. Каждый изотип определяется последовательностью аминокислот константной области тяжелой цепи.

Функции антител

Иммуноглобулины всех изотипов бифункциональны. Это означает, что иммуноглобулин любого типа

распознает и связывает антиген, а затем
усиливает киллинг и/или удаление иммунных комплексов, сформированных в результате активации эффекторных механизмов.

Одна область молекулы антител (Fab) определяет ее антигенную специфичность, а другая (Fc) осуществляет эффекторные функции: связывание с рецепторами, которые экспрессированы на клетках организма (например, фагоцитах); связывание с первым компонентом (C1q) системы комплемента для инициации классического пути каскада комплемента.

Имеет в виду то, что каждый лимфоцит синтезирует антитела только одной определенной специфичности. И эти антитела располагаются на поверхности этого лимфоцита в качестве рецепторов.

Как показывают опыты, все поверхностные иммуноглобулины клетки имеют одинаковый идиотип: когда растворимый антиген , похожий на полимеризованный флагеллин , связывается со специфической клеткой, то все иммуноглобулины клеточной поверхности связываются с данным антигеном и они имеют одинаковую специфичность то есть одинаковый идиотип.

Антиген связывается с рецепторами, затем избирательно активирует клетку с образованием большого количества антител. И так как клетка синтезирует антитела только одной специфичности, то эта специфичность должна совпадать со специфичностью начального поверхностного рецептора.

Специфичность взаимодействия антител с антигенами не абсолютна, они могут в разной степени перекрестно реагировать с другими антигенами. Антисыворотка, полученная к одному антигену, может реагировать с родственным антигеном, несущим одну или несколько одинаковых или похожих детерминант . Поэтому каждое антитело может реагировать не только с антигеном, который вызвал его образование, но и с другими, иногда совершенно неродственными молекулами. Специфичность антител определяется аминокислотной последовательностью их вариабельных областей.

Клонально-селекционная теория :

Антитела и лимфоциты с нужной специфичностью уже существуют в организме до первого контакта с антигеном.
Лимфоциты, которые участвуют в иммунном ответе, имеют антигенспецифические рецепторы на поверхности своей мембраны. У B-лимфоцитов рецепторы- молекулы той же специфичности, что и антитела, которые лимфоциты впоследствии продуцируют и секретируют.
Любой лимфоцит несет на своей поверхности рецепторы только одной специфичности.
Лимфоциты, имеющие антиген , проходят стадию пролиферации и формируют большой клон плазматических клеток. Плазматические клетки синтезируют антитела только той специфичности, на которую был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Сигналами к пролиферации служат цитокины , которые выделяются другими клетками. Лимфоциты могут сами выделять цитокины.

Вариабельность антител

Антитела являются чрезвычайно вариабельными (в организме одного человека может существовать до 10 8 вариантов антител). Все разнообразие антител проистекает из вариабельности как тяжёлых цепей, так и лёгких цепей. У антител, вырабатываемых тем или иным организмом в ответ на те или иные антигены, выделяют:

Изотипическая вариабельность - проявляется в наличии классов антител (изотипов), различающихся по строению тяжёлых цепей и олигомерностью, вырабатываемых всеми организмами данного вида;
Аллотипическая вариабельность - проявляется на индивидуальном уровне в пределах данного вида в виде вариабельности аллелей иммуноглобулинов - является генетически детерминированным отличием данного организма от другого;
Идиотипическая вариабельность - проявляется в различии аминокислотного состава антиген-связывающего участка. Это касается вариабельных и гипервариабельных доменов тяжёлой и лёгкой цепей, непосредственно контактирующих с антигеном.

Контроль пролиферации

Наиболее эффективный контролирующий механизм заключается в том, что продукт реакции одновременно служит ее ингибитором . Этот тип отрицательной обратной связи имеет место при образовании антител. Действие антител нельзя объяснить просто нейтрализацией антигена, потому что целые молекулы IgG подавляют синтез антител намного эффективнее, чем F(ab")2 -фрагменты. Предполагают, что блокада продуктивной фазы T-зависимого B-клеточного ответа возникает в результате образования перекрестных связей между антигеном, IgG и Fc - рецепторами на поверхности B-клеток. Инъекция IgM, усиливает иммунный ответ . Так как антитела именно этого изотипа появляются первыми после введения антигена, то на ранней стадии иммунного ответа им приписывается усиливающая роль.

А. Ройт, Дж. Брюсстофф, Д. Мейл. Иммунология- М.: Мир, 2000 - ISBN 5-03-003362-9
Иммунология в 3 томах / Под. ред. У. Пола.- М.:Мир, 1988
В. Г. Галактионов. Иммунология- М.: Изд. МГУ, 1998 - ISBN 5-211-03717-0

См. также

Абзимы - каталитически активные антитела
Авидность , аффинность - характеристики связывания антигена и антитела

Иммунная система / Иммунология
Системы	Адаптивная иммунная система и Врожденная иммунная система · Гуморальная иммунная система и Клеточная иммунная система · Система комплемента (Анафилотоксины) · Intrinsic immunity
Антигены и антитела

Связывающую и эффекторную (вызывают тот или иной иммунный ответ , например, запускают классическую схему активации комплемента).

Антитела синтезируются плазматическими клетками , которыми становятся некоторые В-лимфоциты, в ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом - характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной цепи антигена.

Антитела состоят из двух лёгких и двух тяжёлых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов антител (иммуноглобулинов) - IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжёлых цепей и по выполняемым эффекторным функциям.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5
Самое первое антитело было обнаружено Берингом и Китазато в 1890 году , однако в то время о природе обнаруженного столбнячного антитоксина, кроме его специфичности и его присутствия в сыворотке иммунного животного, ничего определенного сказать было нельзя. Только с 1937 года - исследований Тиселиуса и Кабата, началось изучение молекулярной природы антител. Авторы использовали метод электрофореза белков и продемонстрировали увеличение гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови иммунизированных животных. Адсорбция сыворотки антигеном , который был взят для иммунизации, снижала количество белка в данной фракции до уровня интактных животных.

Строение антител

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа - IgG) гликопротеинами , имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжелых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из V H , C Н 1, шарнира, C H 2- и C H 3-доменов) и из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из V L - и C L - доменов). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding - антиген-связывающий фрагмент) и один (англ. fragment crystallizable - фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA), так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер - IgM). Всего различают пять типов тяжелых цепей (α-, γ-, δ-, ε- и μ-цепи) и два типа легких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

Классификация по тяжелым цепям

Различают пять классов (изотипов ) иммуноглобулинов, различающихся:
- последовательностью аминокислот
- молекулярной массой
- зарядом
Класс IgG классифицируют на четыре подкласса (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), класс IgA - на два подкласса (IgA1, IgA2). Все классы и подклассы составляют девять изотипов, которые присутствуют в норме у всех индивидов. Каждый изотип определяется последовательностью аминокислот константной области тяжелой цепи.

Функции антител

Иммуноглобулины всех изотипов бифункциональны. Это означает, что иммуноглобулин любого типа
- распознает и связывает антиген, а затем
- усиливает уничтожение и/или удаление иммунных комплексов, сформированных в результате активации эффекторных механизмов.
Одна область молекулы антител (Fab) определяет её антигенную специфичность, а другая (Fc) осуществляет эффекторные функции: связывание с рецепторами, которые экспрессированы на клетках организма (например, фагоцитах); связывание с первым компонентом (C1q) системы комплемента для инициации классического пути каскада комплемента.
Имеет в виду то, что каждый лимфоцит синтезирует антитела только одной определенной специфичности. И эти антитела располагаются на поверхности этого лимфоцита в качестве рецепторов.
Как показывают опыты, все поверхностные иммуноглобулины клетки имеют одинаковый идиотип: когда растворимый антиген , похожий на полимеризованный флагеллин , связывается со специфической клеткой, то все иммуноглобулины клеточной поверхности связываются с данным антигеном и они имеют одинаковую специфичность то есть одинаковый идиотип.
Антиген связывается с рецепторами, затем избирательно активирует клетку с образованием большого количества антител. И так как клетка синтезирует антитела только одной специфичности, то эта специфичность должна совпадать со специфичностью начального поверхностного рецептора.
Специфичность взаимодействия антител с антигенами не абсолютна, они могут в разной степени перекрестно реагировать с другими антигенами. Антисыворотка, полученная к одному антигену, может реагировать с родственным антигеном, несущим одну или несколько одинаковых или похожих детерминант . Поэтому каждое антитело может реагировать не только с антигеном, который вызвал его образование, но и с другими, иногда совершенно неродственными молекулами. Специфичность антител определяется аминокислотной последовательностью их вариабельных областей.
Клонально-селекционная теория :
1. Антитела и лимфоциты с нужной специфичностью уже существуют в организме до первого контакта с антигеном.
2. Лимфоциты, которые участвуют в иммунном ответе, имеют антигенспецифические рецепторы на поверхности своей мембраны. У B-лимфоцитов рецепторы- молекулы той же специфичности, что и антитела, которые лимфоциты впоследствии продуцируют и секретируют.
3. Любой лимфоцит несет на своей поверхности рецепторы только одной специфичности.
4. Лимфоциты, имеющие антиген , проходят стадию пролиферации и формируют большой клон плазматических клеток. Плазматические клетки синтезируют антитела только той специфичности, на которую был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Сигналами к пролиферации служат цитокины , которые выделяются другими клетками. Лимфоциты могут сами выделять цитокины.
Вариабельность антител

Антитела являются чрезвычайно вариабельными (в организме одного человека может существовать до 10 8 вариантов антител). Все разнообразие антител проистекает из вариабельности как тяжёлых цепей, так и лёгких цепей. У антител, вырабатываемых тем или иным организмом в ответ на те или иные антигены, выделяют:
- Изотипическая вариабельность - проявляется в наличии классов антител (изотипов), различающихся по строению тяжёлых цепей и олигомерностью, вырабатываемых всеми организмами данного вида;
- Аллотипическая вариабельность - проявляется на индивидуальном уровне в пределах данного вида в виде вариабельности аллелей иммуноглобулинов - является генетически детерминированным отличием данного организма от другого;
- Идиотипическая вариабельность - проявляется в различии аминокислотного состава антиген-связывающего участка. Это касается вариабельных и гипервариабельных доменов тяжёлой и лёгкой цепей, непосредственно контактирующих с антигеном.
Контроль пролиферации

Наиболее эффективный контролирующий механизм заключается в том, что продукт реакции одновременно служит её ингибитором . Этот тип отрицательной обратной связи имеет место при образовании антител. Действие антител нельзя объяснить просто нейтрализацией антигена, потому что целые молекулы IgG подавляют синтез антител намного эффективнее, чем F(ab")2 -фрагменты. Предполагают, что блокада продуктивной фазы T-зависимого B-клеточного ответа возникает в результате образования перекрестных связей между антигеном, IgG и Fc - рецепторами на поверхности B-клеток. Инъекция IgM усиливает иммунный ответ . Так как антитела именно этого изотипа появляются первыми после введения антигена, то на ранней стадии иммунного ответа им приписывается усиливающая роль.

АНТИТОКСИНЫ (греческий anti- против + токсины) - специфические антитела, образующиеся в организме человека и животных под действием токсинов (анатоксинов) микробов, ядов растений и животных, обладающие способностью нейтрализовать их ядовитые свойства.
Антитоксины являются одним из факторов иммунитета (см.) и выполняют главную защитную роль при токсинемических инфекциях (столбняке, дифтерии, ботулизме, газовой гангрене, некоторых стрептококковых и стафилококковых заболеваниях и др.).
В 1890 году Беринг и Китасато (Е. Behring, S. Kitasato) впервые наблюдали, что сыворотки животных, многократно получавших несмертельные дозы дифтерийного и столбнячного токсина, приобретали способность обезвреживать эти токсины (см.). В Пастеровском институте в Париже Ру (E. Roux) в 1894 г. была получена первая антитоксическая противодифтерийная сыворотка, которую он первый ввел в широкую практику. Антитоксическая сыворотка против газовой гангрены была получена Вейнбергом (М. Weinberg в 1915 году иммунизацией животных увеличивающимися дозами живой культуры. После открытия Рамоном (G. Ramon) в 1923 году анатоксинов (см.) получение любых антитоксинов не встречает больших трудностей.
В организме в естественных условиях антитоксины образуются в результате перенесенной токсинемической инфекции или вследствие носительства токсигенных микроорганизмов, обнаруживаются в сыворотке крови и могут обеспечивать невосприимчивость к токсинемическим инфекциям.
Антитоксический иммунитет можно создать и искусственно: активной иммунизацией анатоксином или введением антитоксической сыворотки (пассивный иммунитет). При первичной иммунизации анатоксином скорость образования антитоксинов зависит от чувствительности иммунизируемого, от дозы и качества анатоксина, от интервалов и скорости резорбции антигена в организме. При иммунизации сорбированными или преципитированными анатоксинами, применяющимися в наст, время, появление и накопление антитоксинов в крови происходит более медленно, чем при иммунизации теми же дозами несорбированных анатоксинов, но титры антитоксинов значительно выше и обнаруживаются более длительное время. После первичной иммунизации «иммунологическая память» в организме к образованию антитоксинов сохраняется неопределенно длительное время, до 25 лет, а возможно - и всю жизнь. При ревакцинации выработка антитоксинов в организме происходит очень быстро. Уже на 2-й день после ревакцинации обнаруживаются значительные количества антитоксинов, титры которых продолжают нарастать в последующие 10-12 дней. Быстрая выработка антитоксинов при ревакцинации имеет большое практическое значение в профилактике столбняка и других токсинемических инфекций. В целях профилактики столбняка новорожденных проводят иммунизацию и ревакцинацию столбнячным анатоксином беременных женщин. Образующиеся антитоксины обладают способностью проходить через плаценту в организм плода, а также передаваться новорожденному с молоком матери.
Антитоксические сыворотки получают иммунизацией лошадей и крупного рогатого скота возрастающими дозами анатоксинов, а затем и соответствующими токсинами. Образование антитоксинов у животных происходит более интенсивно в случае применения преципитированных антигенов - 1% хлористого кальция или 0,5% калийно-алюминиевых квасцов. Для повышения титра антитоксинов у лошадей-продуцентов применяют различные стимуляторы (см. Адъюванты).
Советские ученые (О. А. Комкова, К. И. Матвеев, 1943, 1959) разработали метод получения поливалентных противогангренозных (Cl. perfrin-gens, Cl. oedematiens, Cl. septicum) и противоботулинических антитоксинов типов А, В, С и Е от одного продуцента. В этом случае лошадь иммунизируют небольшими дозами нескольких антигенов. Этот метод нашел широкое применение в практике производства поливалентных противогангренозных и противоботулинических сывороток от одного продуцента с удовлетворительными титрами всех антитоксинов.
Антитоксины противодифтерийной и противостолбнячной лошадиной сыворотки в основном содержатся в γ1-, γ2-, β2-фракциях глобулинов.
Антитоксины в практической медицине применяются для профилактики и лечения дифтерии, столбняка и ботулизма. С помощью антитоксинов у людей можно создать пассивный иммунитет такой напряженности, который защищает от заболевания в случае проникновения в организм возбудителя инфекции или токсина, как это бывает при ботулизме. Детям, имевшим контакт с больным дифтерией, вводят антитоксины для предупреждения заболевания дифтерией. При травме неиммунизированным против столбняка детям и взрослым вводят противостолбнячную сыворотку. При выявлении случаев заболевания ботулизмом всем лицам, употреблявшим в пищу продукт, вызвавший заболевание, вводят поливалентную противоботулиническую сыворотку в целях профилактики.
Для получения лечебного действия очень важным является раннее введение антитоксина, способного обезвреживать токсин, циркулирующий в крови. Поэтому эффективность серотерапии (см.) зависит в значительной степени от срока применения антитоксинов. Результаты лечения антитоксинами при разных инфекциях не одинаковы. При лечении дифтерии у людей получены хорошие результаты; при лечении столбняка и ботулизма лучшие результаты получены при введении антитоксинов в начале заболевания. Эффективным является лечение стафилококкового сепсиса гомологичным альфа-стафилококковым антитоксином (С. В. Скуркович, 1969). При газовой гангрене лечебное действие антитоксинов подвергается сомнению, хотя многие врачи продолжают его применять.
Однако введение людям гетерологичных антитоксических сывороток для профилактики и лечения инфекций иногда сопровождается осложнениями. В редких случаях при введении лошадиной сыворотки у человека может развиться анафилактический шок (см.), иногда со смертельным исходом. В 5-10% случаев развивается сывороточная болезнь (см.). Поэтому в СССР и других странах для профилактики столбняка у людей вместо лошадиной сыворотки применяют гомологичный иммуноглобулин из донорской крови, содержащий столбнячный антитоксин. Гомологичный антитоксин редко вызывает нежелательные реакции и находится в организме в необходимом титре до 30-40 дней (К. И. Матвеев, С. В. Скуркович и сотр., 1973).
Для устранения осложнений, наблюдаемых от введения гетерологичных нативных антитоксических сывороток, предложены различные способы очистки А. от балластных белков: высаливание нейтральными солями, фракционирование с помощью электродиализа, переваривание посредством ферментов. Лучшие результаты были получены методом пептического переваривания (И. А. Перфентьев, 1936). Очистка антитоксических сывороток методом протео-лиза в СССР была осуществлена в Институте эпидемиологии и микробиологии им. Η. Ф. Гамалеи АМН СССР (А. В. Бейлинсон и сотрудниками, 1945). Преимуществом метода протеолиза (диаферм-3) является то, что он дает в 2-4 раза большую степень очистки антитоксинов, чем другие методы, но при этом теряется 30-50% антитоксинов. При протеолизе происходит глубокое изменение молекулы антитоксина и уменьшение его анафилактогенных свойств. Разработаны методы очистки и концентрации антитоксинов с применением гидрата окиси алюминия, фильтрацией через сефадексы (молекулярные сита) и применением ионного обмена. При t° 37° в течение 20 суток титр антитоксина в очищенных сыворотках несколько снижается, затем стабилизируется и сохраняется неизменным до 2 лет и более. После лиофильного высушивания под вакуумом при низких температурах титр антитоксина снижается на 2-25%. Высушенные антитоксины сохраняют свои физические и специфические свойства и могут храниться в течение ряда лет.
Антитоксины подвергаются обязательному контролю на безвредность на морских свинках и апирогенность на кроликах.
Содержание антитоксинов в антитоксических сыворотках выражается в международных единицах (ME), принятых Всемирной организацией здравоохранения, что соответствует минимальному количеству сыворотки, нейтрализующему стандартную единицу токсина, выраженную в минимальных смертельных, некротических или реактивных дозах в зависимости от вида животного и токсина. Например., ME противостолбнячной сыворотки соответствует ее минимальному количеству, нейтрализующему примерно 1000 минимальных смертельных доз (Dim) стандартного токсина для морской свинки весом 350 г; ME противоботулинического антитоксина - наименьшее количество сыворотки, нейтрализующее 10 000 Dim токсина для мышей весом 18-20 г; ME стандартной противодифтерийной сыворотки соответствует ее минимальному количеству, нейтрализующему 100 Dim стандартного токсина для морской свинки весом 250 г.
Для некоторых сывороток, не имеющих принятых международных стандартов, утверждены национальные стандарты, и их активность выражается в национальных единицах, которые называются антитоксическими единицами (АЕ).
При титровании антитоксинов сначала определяют условную (опытную) единицу токсина. Опытная доза токсина обозначается символом Lt (Limes tod) и устанавливается по отношению к стандартной антитоксической сыворотке, выпускаемой Гос. НИИ стандартизации и контроля медицинских биологических препаратов им. Л. А. Тарасевича М3 СССР. Для определения опытной дозы токсина к определенному количеству стандартной сыворотки в соответствии с уровнем титрования (к 1/5, 1/10 или 1/50 ME) в объеме 0,2 мл добавляют убывающие или возрастающие дозы токсина в объеме 0,3 мл. После выдерживания при комнатной температуре в течение 45 минут эту смесь вводят внутривенно белым мышам в объеме 0,5 мл на каждую мышь. За животными наблюдают 4 сут. За опытную дозу принимают то минимальное количество токсина, которое в смеси с принятой дозой стандартной сыворотки вызывает гибель 50% взятых в опыт мышей.
Противоботулинические антитоксические сыворотки типов А, В, С, Е и противогангренозные (Cl. perfringens) В, С титруют на уровне 1/5 ME. Опытная доза токсина подтитровывается также к 1/5 ME стандартной сыворотки. Противоботулиническая сыворотка типа F и противогангренозные сыворотки типов A, D, Е, а также противостолбнячная сыворотка титруются на уровне 1/10 ME. Опытная доза токсина подтитровывается обязательно к 1/10 ME стандартной сыворотки. Противогангренозная сыворотка (Cl. oedematiens) титруется на уровне 1/50 ME. Опытная доза токсина подтитровывается к 1/50 ME стандартной сыворотки. Испытуемые сыворотки разводят в зависимости от предполагаемого титра и к различным разведениям сыворотки в объеме 0,2 мл добавляют опытную дозу токсина в объеме 0,3 мл (в расчете на 1 мышь), смесь оставляют для соединения при комнатной температуре в течение 45 мин. и вводят по 0,5 мл внутривенно белым мышам. Противостолбнячная сыворотка титруется подкожным введением 0,4 мл смеси в заднюю лапку мыши. В опыт на каждую дозу берут не менее двух мышей, смесь готовят из расчета не менее чем на 3 мыши. При каждом титровании сыворотки обязательно ставится контроль активности опытной дозы токсина со стандартной сывороткой.
Принципы титрования дифтерийного антитоксина те же, что и других сывороток, только разведения стандартной сыворотки и опытная доза токсина совместно вводятся внутрикожно морской свинке (метод Ремера). Предварительно со стандартной сывороткой вытитровывается так называемая некротическая доза - limes necrosis (Ln) дифтерийного токсина, представляющая собой то наименьшее количество токсина, которое при внутрикожном введении морской свинке (в объеме 0,05 мл) в смеси с 1/50 ME стандартной противодифтерийной сыворотки вызывает к 4-5-му дню образование некроза. Титрование дифтерийного антитоксина по методу Рамона (реакция флоккуляции) производят с помощью токсина или анатоксина, в к-ром предварительно определяют содержание антигенных единиц (АЕ) в 1 мл. Одну антигенную единицу токсина, обозначаемую как порог флоккуляции - limes flocculationis (Lf), нейтрализует одна единица дифтерийного антитоксина. Для титрования небольших количеств дифтерийного антитоксина применяется и внутрикожный метод Йенсена на кроликах..
Антитоксины широко применяются для профилактики и терапии токсинемических инфекций. Кроме того, их используют для нейтрализации ядов змей, пауков и ядов растительного происхождения.
Библиография: Рамон Г. Сорок лет исследовательской работы, пер. с франц., М., 1962; Резепов Ф. Ф. и д р. Определение безвредности и специфической активности иммунных сывороток и глобулинов, в кн.: Методич. руководство по лаборат. оценке качества бакт. и вирусн. препаратов, под ред. С. Г. Дзагурова, с. 235, М., 1972; Токсины-анатоксины и антитоксические сыворотки. М., 1969; Behring и. К i t а в a t о, Über das Zustandekommen der Diphterie-Immunität und der Tetanus-Immunität bei Tieren, Dtsch. med. Wschr., S. 1113, 1890; Kuhns W. J. a. Pappenheimer A. M. Immunochemical studies of antitoxin produced in normal and allergic individuals hyperimmunized with diphtheria toxoid, J. exp. Med., v. 95,p. 375, 1952; Miller J. F. A. P. a. o. Interaction between lymphocytes in immune responses, Cell. Immunol., v. 2, p. 469, 1971, bibliogr.; White R. G. The relation of the cellular responses in germinal or lymphocytopoietic centres of lymph nodes to the production of antibody, в кн.: Mechanism. antibody formation, p. 25, Prague, 1960.
К. И. Матвеев.