Химическая природа антигенов
Из высокомолекулярных соединений биологического происхождения свойствами полноценных антигенов обладают главным образом белки, а также некоторые полисахариды и липополисахариды бактериального происхождения. Например, капсульные полисахариды пневмококка являются антигенами для мышей и человека, но не для кролика и лошадей.
Основными носителями антигенной функции являются белки. Это связано с тем, что именно в структуре белков прежде всего реализуется специфичность работы генома каждого организма. Аминокислоты, моносахара, азотистые основания и другие относительно простые соединения, не говоря уже о химических элементах, которые имеют у всех организмов одинаковую структуру, не обладают признаками чужеродности и не могут поэтому быть антигенами. У разных белков антигенные свойства проявляются в разной степени: наряду с сильными антигенами (микробные экзотоксины, сывороточные белки и др.), есть белки с очень слабой антигенной активностью – гемоглобин, желатин, инсулин и другие низкомолекулярные белки. Низкую антигенную активность инсулина обычно связывают с его небольшой молекулярной массой (менее 6 кД). Однако такие белки, как, например, гемоглобин и актин, имеют большую молекулярную массу (64,5 кД и 50 кД соответственно), но обладают слабыми антигенными свойствами.
В настоящее время полагают, что антигенные свойства белков коррелируют со скоростью их эволюции. Выполняя сходные функции у разных организмов, такие белки, как инсулин, гемоглобин, обладают большим структурным сходством. Лишь инсулин морской свинки отличается от инсулина других млекопитающих по 16 – 18 аминокислотным остаткам. В то же время только морские свинки способны вырабатывать антитела к гетерологичному инсулину.
Таким образом, чем больше различий в аминокислотных последовательностях у белка-антигена по сравнению с аналогичным белком хозяина, тем больше выражена у него способность индуцировать синтез антител, и наоборот, чем более эволюционно консервативен белок, тем слабее у него антигенные качества. К числу наиболее консервативных белков относится семейство гистонов IV. За 1,5 млрд лет в них произошли всего 2 аминокислотные замены. Способность индуцировать синтез антител у гистонов IV не обнаружена.
Антигенность полисахаридов и липополисахаридов имеет такое же происхождение, как и антигенность белков, т. е. обусловлена необычностью структуры, сообщающей им свойства чужеродности. Например, антигенность полисахаридов сальмонелл группы А связана с наличием в их составе паратозы (3,6-ди-дезокси-глюкозы), группы В – абеквозы (3,6-ди-дезокси-галактозы) и т. д. Простые сахара и олигосахариды обладают свойствами гаптенов, т. е. их можно превратить в антиген путем присоединения к белкам. Многочисленные исследования антигенных свойств нуклеиновых кислот дали противоречивые результаты. По-видимому, лишь высокополимерным препаратам нуклеиновых кислот присущи антигенные свойства. Антигенные свойства доказаны для ДНК Т-четных фагов (Т2, Т4, Т6); в ее составе содержатся остатки 5-оксиметилцитозина, к некоторым из них присоединены 1 – 2 остатка глюкозы. Негликозилированная ДНК не способна индуцировать образование антител. Сыворотка крови людей, страдающих системной красной волчанкой, дает реакции преципитации с ДНК различного происхождения. Это связано с наличием в сыворотке крови больных антител к ДНК. Антитела, реагирующие с РНК, удается получить, используя в качестве антигена рибосомы.
Жирные кислоты, а также триглицериды и другие чистые липиды свойствами полноценных антигенов не обладают. Некоторые классы липидов могут быть составной частью молекулы гаптена. Помимо липидов, связанных ковалентной связью с белками, только два класса липидов, содержащиеся в живых тканях, функционируют как гаптены: фосфатиды и гликосфинголипиды. По крайней мере пять хорошо охарактеризованных фосфолипидов обладают свойствами гаптенов: кардиолипин и четыре фосфатидил-инозитол-олигоманнозида, выделенных из туберкулезных бактерий. Липиды обладают способностью усиливать иммуногенность других антигенов, поэтому их используют в качестве адъювантов (англ. adjuvant – помощник, полезный). Применению адъювантов во многом способствовали работы Дж. Фрейнда. В качестве адъюванта Дж. Фрейнд использовал смесь минерального масла с нейтральным детергентом для создания стабильных эмульсий водных растворов антигенов. Добавление к этой эмульсии убитых туберкулезных палочек повышает ее адъювантное действие («полный адъювант Фрейнда»). Применение адъювантов дает хороший эффект при иммунизации низкомолекулярными растворимыми антигенами. Высокомолекулярные антигены в адъювантах практически не нуждаются. По-видимому, основная роль адъювантов состоит в том, что они служат носителями для растворимых антигенов, благодаря чему последние становятся доступными действию фагоцитов. Кроме того, адъюванты вызывают воспалительную реакцию на месте введения, что также способствует фагоцитозу антигенов. Липиды (в основном в виде фосфолипидов) входят в состав эндотоксинов и усиливают их иммуногенность.
