Иммунное распознавание вирусов
Система защиты организма реагирует на внедрение вируса в два этапа:
- Активация врожденного иммунитета. Основана на распознавании вирусных нуклеиновых кислот (например, двуспиральной РНК). Эту задачу выполняют патогенраспознающие рецепторы (PRR), расположенные в цитоплазматических гранулах. Главную роль играют Toll-подобные рецепторы: TLR-3, TLR-7, TLR-8 и TLR-9.
- Активация адаптивного иммунитета. Белки оболочки вирусов распознаются В-лимфоцитами. Вырабатываемые ими антитела нацеливаются на поверхностные антигены.
Наличие в патогенах молекул, распознаваемых рецепторами, обусловливает мобилизацию естественного иммунитета и запуск специфических адаптивных реакций.
Механизмы изменения антигенной структуры
Чтобы выжить, патогены непрерывно меняют структуру молекул, на которые реагирует иммунитет. Выделяют несколько типов такой вариабельности:
- Антигенный дрейф (drift). Является следствием серии точечных мутаций в генах. Структура протективных антигенов меняется плавно и постепенно. Сформировавшийся ранее иммунитет срабатывает, но лишь частично, и не защищает от конечных продуктов изменчивости.
- Антигенный сдвиг (shift). Скачкообразное изменение антигенов из-за обмена генетическим материалом между разными линиями микроорганизмов (часто происходит в организме промежуточного хозяина). В этом случае старый иммунитет абсолютно не распространяется на новые варианты.
- Смена вариантспецифических антигенов. Поочередная экспрессия продуктов различных генов внутри одного макроорганизма. Патоген постоянно выходит из-под контроля иммунитета, что определяет ремиттирующее (волнообразное) течение инфекции.
Вариабельность поверхностных антигенов (на примере гриппа)
Существует прямая корреляция: чем важнее антиген для создания защитного иммунитета, тем выше его изменчивость. Изменение антигенного спектра вируса гриппа от эпидемии к эпидемии обусловлено разной степенью стабильности его белков:
- Гемагглютинин (H): обладает крайне высокой вариабельностью, меняется каждую новую эпидемию.
- Нейраминидаза (N): обладает существенно более слабой вариабельностью, изменяется через 2–3 эпидемии.
- Матриксный белок (М): входит в состав оболочки нуклеокапсида, стабилен, вариабельность отсутствует.
Из-за дрейфа и сдвига антигенные свойства могут меняться даже в течение одной эпидемии, что приводит к повторным заболеваниям у переболевших.
Суперантигены и поликлональный ответ
Некоторые молекулы (например, бактериальные экзотоксины) выступают в роли суперантигенов. Они взаимодействуют с $\beta$-цепями Т-клеточного рецептора (TCR) и боковой поверхностью молекулы MHC.
Это взаимодействие вызывает поликлональный ответ, который не является адаптивной реакцией, так как он не специфичен и не направлен на конкретный патоген. Возникают тяжелые патологические последствия:
- Поликлональная пролиферация огромной массы Т-клеток.
- Массированный неадекватный выброс цитокинов.
- Массовый апоптоз активированных Т-клеток на финальном этапе.
Следствием этого массированного апоптоза становится потеря пула лимфоцитов, что приводит к выраженной временной иммуносупрессии.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие конкретно бактериальные экзотоксины относятся к суперантигенам?
К бактериальным экзотоксинам со свойствами суперантигенов относятся термостабильные энтеротоксины, особенно стафилококковые, и стрептококковые экзотоксины.
- Термостабильные энтеротоксины способны проникать в системный кровоток, где проявляют свойства суперантигенов; это свойство наиболее выражено у стафилококковых термостабильных энтеротоксинов.
- Стрептококковые экзотоксины А, В и С, а также экзотоксины F, SSA, X, G, H и Z обладают свойствами суперантигенов.
Для каких вирусов характерен антигенный сдвиг (шифт)?
Антигенный сдвиг (шифт) является специфической особенностью исключительно вируса гриппа типа А. Этот процесс представляет собой скачкообразное изменение специфичности протективных поверхностных антигенов (гемагглютинина и нейраминидазы). Он происходит в результате реассортации — обмена целыми сегментами РНК при одновременном инфицировании одной клетки разными субтипами вируса. Ранее сформировавшийся иммунитет абсолютно не распространяется на новые измененные варианты, что становится главной причиной возникновения пандемий.
Какие механизмы обеспечивают антигенную изменчивость гонококков?
Антигенная изменчивость гонококков (Neisseria gonorrhoeae) обеспечивается механизмами фазовой вариации и непостоянной экспрессией поверхностных структур.
- Пили — обладают фазовой вариацией, способны переходить из пилированного состояния в непилированное и обратно в зависимости от экспрессии генов.
- Протеин II (Opa) — способствует прикреплению к клеткам, но экспрессируется не всегда (при его отсутствии гонококк формирует колонии, устойчивые к сыворотке крови).
Из-за высокой антигенной вариабельности постинфекционный иммунитет к возбудителю не развивается.
Какую роль играют промежуточные хозяева в антигенном сдвиге вируса гриппа?
Промежуточные хозяева могут служить резервуаром антигенов вируса гриппа и средой, в которой при одновременном инфицировании одной клетки разными вариантами вируса происходит обмен целыми сегментами РНК. Это приводит к реассортации и формированию новых вариантов вируса. Например, геном пандемического штамма pN1H1 представляет собой комбинацию генетического материала вирусов свиней, птиц и человека.
Дрейф (drift) — это как дрейфующая льдина: изменения происходят медленно из-за точечных мутаций. Сдвиг (shift) — это сдвиг тектонических плит: резкое, скачкообразное изменение антигенов из-за обмена генетическим материалом, при котором старый иммунитет рушится полностью.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему при сонной болезни наблюдается волнообразное течение лихорадки?
Возбудитель (Trypanosoma brucei) имеет около тысячи генов, кодирующих поверхностный гликопротеин. Как только иммунитет вырабатывает антитела к одному варианту, паразит экспрессирует следующий ген, вызывая новую волну заболевания (ремиттирующее течение).
В чем опасность ответа на суперантигены?
Ответ неспецифичен и непродуктивен. Вместо прицельной защиты происходит неадекватный выброс цитокинов, за которым следует массовый апоптоз Т-лимфоцитов, что ведет к потере иммунных клеток и временной иммуносупрессии.
Могут ли антигенные свойства меняться в течение одной эпидемии?
Да, за счет механизмов антигенного дрейфа и сдвига микробные антигены способны изменяться настолько быстро, что переболевшие люди могут заразиться повторно в этот же сезон.
Что ещё разобрать по теме
- Строение нуклеокапсида вируса и функции внутренних белков-ферментов
- Механизмы работы паттерн-распознающих рецепторов (PRR) и TLR в гранулах
- Мутационный процесс внутри вида бактерий и формирование серотипов
- Роль молекул PAMP во врожденном иммунитете
- Иммуномодуляторы патогенов: как макромолекулы блокируют эффекторный иммунитет
Разберите тему целиком в курсе «Иммунология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Антигенная изменчивость патогенов» и ещё 723 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 23 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Иммунитет в защите и повреждении организма. Патология иммунитета»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.