Начало >> Статьи >> Архивы >> Тело и антитело

Антитела - Тело и антитело

Оглавление
Тело и антитело
Предисловие
Определение науки о самости
Как важно знать, кто вы
Миксина и минога
Наши общие защитные механизмы
Механизм иммунной системы
Иммуноглобулины
Антитела
Лимфоциты
Реакция на антиген
На заре иммунологии
Рождение теории самости
Первые шаги современной иммунологии
Развитие науки
Значение иммунологии
Борьба против рака
Иммунология и воспроизводство
Промахи иммунитета
Аутоиммунитет
Неудачи иммунологии - простуда
Неудачи иммунологии - интерферон
Неудачи иммунологии - малярия
Будущее иммунологии
Иммунология и старение
Феномен усиления и толерантность
Рак, предупреждение беременности, пересадки

Важность метода, доказывающего существование антител, а затем и специфических антител, трудно переоценить. Это одно из крупнейших достижений иммунологии. Метод одновременно используется для иммунизации людей и животных против инфекционных болезней. Уже подчеркивалось, но, пожалуй, стоит повторить еще раз, что научное доказательство антител или какой-то другой субстанции, действующей так, как, по нашим понятиям, должны действовать антитела, чрезвычайно важно для нашей собственной иммунизации против опасных заболеваний.  Однако для лабораторных целей этот метод слишком груб да и дорог. Вот почему исследователям важно найти лабораторный метод, подтверждающий наличие антител.
В настоящее время известно несколько таких методов, причем в каждом используются те или иные свойства различных типов антител.
Ученые полагают, что одной из главных функций антител является «склеивание» вторгшихся организмов. Это склеивание, или, говоря научным языком, агглютинация, позволяет также наблюдать присутствие антител в лабораторных условиях. Если сыворотку, содержащую специфические  антитела, добавить к суспензии бактерий, то можно наблюдать образование сгустков клеток, притягиваемых друг к другу антителами. Обычно это явление удается видеть невооруженным глазом, хотя иногда ученые пользуются микроскопом или лупой. Агглютинация — один из классических методов выявления антител.
Однако в этом процессе могут участвовать только целые клетки, а потому агглютинация применима лишь для изучения бактериальных заболеваний и других расстройств, вызываемых такими клеточными организмами, как дрожжи и грибки. С ее помощью можно от болезней перейти к изучению клеток организма, в частности клеток крови. Действительно, агглютинация красных клеток антителами стала стандартным методом тестирования и исследования групп крови. Если ввести красные клетки крови человека, например, кролику или морской свинке, то у животного начнут вырабатываться антитела против данного типа донорских клеток: А, В, или 0 и т. д. Антисыворотку от морской свинки можно использовать для того, чтобы определить, относится ли кровь других людей к той же группе или нет. Этот метод лежит в основе определения групп крови с клиническими целями: после того как выясняется группа крови добровольных доноров, ее сравнивают с кровью раненых, больных и т. п. 1
Метод агглютинации нашел применение и в других областях науки, в частности судебной медицине и криминалистике: агглютинация в присутствии антител позволяет определить, принадлежит ли кровь человеку или животному. С помощью этого метода можно установить степень эволюционного родства между различными видами животных, поскольку антитела против клеток красной крови у одних видов вызовут выраженную агглютинацию клеток крови у родственных видов и меньшую — у менее родственных видов.
В реакции агглютинации возможна количественная оценка антител и антигена. Для этого пользуются рядом пробирок, в которые помещают различное количество антигена: культура бактерий равномерно разводится в питательной среде таким образом, чтобы в первой пробирке концентрация была 1: 10, во второй— 1:20, в третьей— 1:40 и т. д. Затем в каждую пробирку закапывают пипеткой совершенно равные объемы сыворотки. Пробирка, в которой агглютинация еще видна невооруженным глазом, принимается за точку отсчета: полагают, что этот объем содержит «единицу» антител или антигена. Описанный процесс может проводиться иначе, с различными разведениями сыворотки при равных количествах бактериальной культуры, то есть с равномерно убывающей концентрацией антител при равных объемах антигена.
Изучая вирус гриппа в 30—40-х годах, иммунологи сделали неожиданное побочное открытие. Оказалось, что этот вирус способен агглютинировать клетки красной крови примерно так же, как это делают антитела с клетками вообще. Благодаря этому открытию ученые получили метод, позволяющий тестировать наличие вирусов гриппа с последующей количественной оценкой, а также выявлять присутствие антител против вирусов гриппа, ибо, связываясь с частицами вирусов, антитела лишают их возможности агглютинировать красные клетки. При ЭТОМ происходит любопытная перестановка: тестом для выявления и количественной оценки антител служит предупреждение «гемагглютинации», то есть образования сгустков клеток красной крови. Потом было доказано, что и другие представители того же семейства вирусов гриппа, миксовирусы, также способны вызывать гемагглютинацию. Метод оказалось возможным применять и для изучения вируса свинки, а также вируса — возбудителя ньюкаслской болезни у цыплят. (Ныне к списку вирусов, способных вызывать гемагглютинацию, следует добавить многие другие вирусы.)
Еще на заре иммунологии было очевидно, что простым тестом на наличие антител может служить культивирование бактерий в лабораторной стеклянной чашке, где имеется слой питательного вещества. При добавлении капель сыворотки, в которой предположительно содержатся специфические антитела против данных бактерий, на чашке образуются заметные участки, где бактерии уничтожены антителами. Эта методика очень проста. Участки, о которых идет речь, выглядят как пятнышки или кружочки, по цвету отличающиеся от остальной поверхности и тем самым ясно показывающие, где именно погибли бактерии. Однако иммунологи лишены возможности доказать, что бактерии убиты именно антителами, содержащимися в сыворотке, а не каким-то другим веществом, пока еще не известным науке. Вспомним знаменитую историю открытия пенициллина, когда Флеминг заметил на лабораторных культурах бактерий пятнышки, вызванные случайным, посторонним организмом. И все-таки, невзирая на указанный недостаток, стеклянная чашка, содержащая слой питательной среды (обычно желеобразный агар с добавлением сахара),— важнейшая, неотъемлемая часть иммунологической техники.
В тех случаях, когда антиген не является частью целой клетки, то есть когда в качестве антигена выступает вирус или одна из крупных биомолекул, например белок, при связывании антител с антигенами образуются мелкие твердые частицы, которые переходят из раствора в сыворотку. Они видны невооруженным глазом, по крайней мере в массе, хотя каждую отдельную частицу антиген — антитело едва удается разглядеть под электронным микроскопом. Комбинация антиген — антитело осаждается точно так же, как при некоторых химических реакциях, когда образуется видимый осадок. Если наполнить нижнюю часть пробирки антисывороткой, а сверху аккуратно прилить раствор, содержащий антиген, то на границе двух жидкостей образуется белый диск «осадка».
В пробирке появится видимая белая полоса, которая доказывает присутствие антител, специфических для данного антигена. Существует более сложный вариант этого теста: в этом случае антисыворотку смешивают с агаром или помещают столбик агара над антисывороткой, находящейся на дне пробирки. Затем, когда сверху на агаровый столбик приливается антигенный раствор, в агаре, в месте встречи антител и антигенов, которые распространяются сквозь агар навстречу друг другу, образуется осадок (называемый «осадочной полосой»). В экспериментах такого рода распространение антител и антигенов, их взаимодействие и осаждение наблюдаются лишь в одном направлении, по вертикали; они позволяют только заключить, что специфические для данного антигена антитела действительно присутствуют.
Более интересные результаты можно получить, наблюдая диффузию и осаждение в двух измерениях. Для этого дно традиционной стеклянной чашки покрывают тонким слоем агара, после чего проделывают в нем три небольших круглых отверстия, или «колодца». В один «колодец» помещают каплю антисыворотки, в другой — антиген. Антитела и антигены распространяются из «колодцев» сквозь агар; в какой-то точке они встречаются, соединяются и образуют осадок. И в этом случае на более темном агаре ясно виден белый осадок. Поскольку антитела и антигены распространяются из своих «колодцев» одинаково во всех направлениях, они встречаются и образуют белый осадок вдоль всей линии, проходящей примерно на полпути между двумя «колодцами». Этим доказывается присутствие антител, специфических для антигена.
Но мы пока ничего не сказали о третьем колодце. Если в начале опыта поместить в него неизвестный антиген, то можно наблюдать любопытные явления. Появление одной непрерывной белой линии осадка — кривой, напоминающей дугу окружности с центром в «колодце», где находится антисыворотка,— свидетельствует о том, что во втором и третьем «колодцах» антигены идентичны, поскольку оба одинаково реагируют с высокоспецифичными антителами антисыворотки.
Но бывает, что от основной непрерывной линии отходят ответвления или «отростки» белого осадка. Это указывает на то, что, хотя в обоих «колодцах» антигены идентичны и реагируют с одним из компонентов антисыворотки вдоль непрерывной линии, в них, видимо, имеется какая-то другая составная часть, перекрестно реагирующая с данным типом антител или с другими антителами, которые содержатся в антисыворотке.
Такая методика тестирования ценна не только для иммунологов; она может также найти применение и в других областях науки, когда требуется весьма точно выявить присутствие (или отсутствие) биологических веществ. Ее, в частности, используют для решения вопроса о том, страдает ли пациент данным инфекционным заболеванием, скажем оспой. Процедура сводится к следующему. В один «колодец» помещают некоторое количество вирусов оспы, в другой — противооспенную антисыворотку, а в третий — образец крови пациента, который предположительно заразился оспой. Образование непрерывной линии осадка говорит о том, что в крови подозреваемого имеются вирусы оспы. Вообще-то говоря, в клинической практике, при борьбе с вспышкой оспы применяется более сложная методика, но принцип остается неизменным; это позволяет с большой надежностью распознавать случаи оспы задолго до появления клинических симптомов.
Для успешного решения многих исследовательских проблем диффузионный метод усовершенствован. Примером такой сверхтонкой методики может служить иммуноэлектрофорез. Вместо круглой стеклянной чашки берется прямоугольная, ее дно покрывают слоем агара, ближе к одному из концов в агаре проделывают небольшой «колодец» для сыворотки. Затем через агар пропускают электрический ток. Различные компоненты сыворотки распространяются по чашке с неодинаковой скоростью в соответствии с электрическим потенциалом тех или иных видов молекул; каждый из них занимает несколько различное положение.
На следующем этапе экспериментатор проделывает вдоль чашки канавку в агаре, в которую наливает, допустим, кроличью антисыворотку против всей человеческой сыворотки, помещенной в первый «колодец». Поскольку различные компоненты исследуемой смеси реагируют с множеством отличных друг от друга антител в антисыворотке, в самых разных местах па чашке образуется ряд изогнутых белых линий осадка.
Описываемая техника также применялась во многих исследованиях, выходящих за рамки иммунологии. С ее помощью, например, удалось установить, что в обычной сыворотке крови человека содержится более тридцати различных веществ, отличающихся друг от друга в антигенном отношении. Этот метод четко выявляет разновидности глобулинов — альфа, бета и гамма — и позволяет уловить различие между типами гамма-глобулинов, поскольку IgA, IgG и IgM образуют несовпадающие линии.
Иммуноглобулины — это белки; следовательно, они относятся к классу молекул, весьма обычных для живого организма. Белки представляют собой длинные молекулы, состоящие из цепочек субъединиц, называемых аминокислотами. Существует всего двадцать аминокислот. Сцепление аминокислот для образования белков — главная «производственная» задача живой клетки. Операция эта выполняется по «инструкциям» нуклеиновых кислот из хромосом, причем порядок аминокислот определяется порядком субъединиц нуклеиновых кислот. Сам процесс соединения аминокислот осуществляется маленькими частицами, рибосомами, которые часто связаны между собой и образуют полирибосомы.
Не вызывает сомнения тот факт, что антитела первоначально вырабатываются в плазматических клетках, которые находятся, в частности, в таких лимфатических тканях, как селезенка, костный мозг и лимфатические узлы. Очевидно, эти плазматические клетки, расположенные главным образом в медуллярном слое лимфатических узлов, специально приспособлены для того, чтобы вырабатывать большое количество белков. «Производственный участок», цитоплазма, необычайно велик. В нем много мембран, называемых эндоплазматическим ретикулумом, а под электронным микроскопом видны скопления рибосом и полирибосом. Действительно, вся клетка как бы специально создана для быстрого серийного производства белков. Взяв антитела IgG от одного животного и введя их другому, можно доказать, что вырабатываемые этой клеткой белки являются антителами. Второе животное, естественно, производит антитела против инородного белка в виде антисыворотки против антител первого животного. Антитела второго животного можно окрасить флуоресцирующим веществом, которое будет ярко светиться в ультрафиолетовых лучах. Окрашенная антисыворотка вводится затем в ткани первого животного, чьи антитела, разумеется, тут же связываются с ней. Следовательно, везде, где под флуоресцентным микроскопом видно свечение, антисыворотка второго животного соединяется с антителами первого. Этот способ позволяет ясно показать, где у первого животного наибольшее количество антител (в лимфатических тканях, особенно в цитоплазме плазматических клеток в лимфатических узлах). Более того, с его помощью можно доказать, что плазматические клетки активнее вырабатывают антитела, если животное недавно было стимулировано вторжением другого антигена.
Но откуда берутся плазматические клетки? И как они узнают, какие антитела следует производить в данный момент? Это ключевые вопросы современной иммунологии. На первый из них чаще всего отвечают, что плазматические клетки развиваются из лимфоцитов, которые также дают основную информацию о том, какие антитела вырабатывать. Тем самым второй вопрос относится к клеточному механизму и подводит нас к рассказу о лимфоцитах.


1 Автор ошибается. Группы крови определяют с помощью сывороток человека, а не кролика. — Прим. ред.

 
« Субклинические гипотиреоидные состояния и их оценка   Тениаты - ленточные гельминты »