Содержание

1. Иммунологическая специфичность

2. Взаимодействие антигена с субпопуляцией антител

1. Иммунологическая специфичность

Антитела, образуемые в ответ на введение в организм антигенов, специфически взаимодействуют с этими антигенами. Образование специфического комплекса антиген — антитело обеспечивается гидрофобными, ионными и вандерваальсовыми взаимодействиями, а также водородными связями. Наиболее существенную роль играют силы гидрофобного взаимодействия. Неполярное связывание возникает в результате стремления гидрофобных групп в водном растворе к ассоциации друг с другом, что сопровождается стабилизацией всей системы. Эффективность таких взаимодействий возрастает с повышением температуры.

Меньший вклад в связывание антигена с активным центром антитела вносят водородные и ионные взаимодействия. Водородные связи образуются при взаимодействии атома водорода, ковалентно связанного с каким-либо отрицательно заряженным атомом, с неподеленной парой электронов другого отрицательно заряженного атома. В реакции антиген — антитело в качестве таких групп обычно выступают аминогруппы и гидроксильные группы/ Электростатические силы возникают при взаимодействии сильно заряженных ионизированных групп, таких, как ионизированная аминогруппа и ионизированная карбоксильная группа.

Степень соответствия между антигенной детерминантой и антигенсвязывающей областью активного центра антитела {иммунологическая специфичность) определяется химической и пространственной комплементарностью, которая обусловлена, с одной стороны, взаимодействием электронных облаков реагирующих химических групп, с другой — стерическими силами отталкивания. Если структуры антигена и активного центра не соответствуют друг другу, то их притяжение будет слабым, а отталкивание сильным. Важным моментом в образовании прочных специфических комплексов является наличие множественных контактов, позволяющих, несмотря на слабость отдельных единичных взаимодействий, прочно удерживать антиген в активном центре. Замена отдельных атомов или групп в молекуле антигена или в антигенсвязывающих центрах приводит к ухудшению связывания.

Вполне понятно, что один и тот же антиген могут узнавать антитела, имеющие комплементарные ему структуры, но несколько отличающиеся по составу аминокислотных остатков в антигенсвязывающем центре. Например, антигенсвязывающая область антидекстранового антитела человека в одном случае представляет собой неглубокий «желобок», в который укладывается до 6 остатков изомальтозы, в другом — состоит из глубокой полости, куда помещается 1-2 остатка, и более мелкой выемки для 2-4 остатков изомальтозы.

С другой стороны, антигенсвязывающий центр молекулы антитела определенной специфичности обладает способностью связывать антигены, отличные по структуре от основного. Можно представить себе, что в таком случае в связывании принимают участие как часть общих аминокислотных остатков в антигенсвязывающих центрах, так и отличающихся по своей локализации и природе.

С количественной стороны специфичность взаимодействия антиген— антитело характеризуется через аффинность антител или равновесную константу образования иммунокомплекса. В простейшем случае взаимодействие одного центра связывания антитела с моновалентным антигеном может быть представлено схемой

где Аг — свободный антиген; Ат — свободное антитело; Аг-Ат— комплекс антиген — антитело; k – константы скоростей ассоциации и диссоциации комплекса соответственно.

С учетом закона действующих масс в условиях равновесия можно записать

где — равновесные концентрации Аг, Ат и комплекса Аг-Ат, соответственно, или при переходе к константе равновесия или внутренней аффинности:

Равновесная константа образования Ка иммунокомплекса имеет размерность. На практике часто используют равновесную константу диссоциации комплекса Kd, связанную с Ка простым соотношением

и имеющую размерность. Очевидно, что чем меньше Kd, тем прочнее образующийся иммунокомплекс.

Константа комплексообразования является термодинамическим параметром, характеризующим изменение свободной энергии взаимодействия антиген — антитело AF, которое может быть рассчитано по следующей формуле: '

где R — газовая постоянная; Ф — абсолютная температура.

Общее изменение свободной энергии при комплексообразова-нии складывается из двух термодинамических величин —' изменений энтальпии и энтропии:

Определение АН можно провести экспериментально — либо с помощью прямых калориметрических измерений, либо из зависимости равновесной константы комплексообразования от температуры, описываемой законом Вант-Гоффа:

Д# рассчитывают из температурной зависимости логарифма константы равновесия от обратной температуры.

Зная изменения энтальпии равновесного процесса АН и свободной энергии AF, при данной температуре изменение энтропии находят из соотношения

Реакция антиген — антитело.протекает с выделением теплоты, но, как правило, изменение энтальпии невелико и составляет около 40 кДж/моль. Изменение энтропии в большинстве случаев положительно, так как активные центры антител в свободном виде доступны растворителю и гидратированы, а при взаимодействии с антигеном из них высвобождаются связанные молекулы воды, что приводит в целом к уменьшению упорядоченности системы. Таким образом, говоря об иммунологической специфичности антител, мы всегда проводим сравнительную оценку эффективности взаимодействия антиген—антитело, которое характеризуется константой равновесия или изменением свободной энергии системы при комплексообразовании.

Можно оценивать как специфичность данного антитела по отношению к различным антигенам, так и данного антигена по отношению к различным системам. Если одна и та же популяция антител взаимодействует с двумя различными антигенами An и Аг2 с константами комплексообразовании соответственно Кй и 2, то говорят, что данные антитела являются высоко специфическими по отношению к Аг] и менее специфическими к Агг. Аналогично, если константа комплексообразования антигена с популяцией антител Бфй много больше, чем с антителами Атг, то первые являются специфическими по отношению к антигену, а вторые нет. Еще раз подчеркнем, что понятие специфичности является относительным. Например, если для одной и той,же популяции антител взаимодействие с антигеном Аг] по сравнению с Аг2 является специфическим, то при наличии третьего антигена Агз, для которого Ks^Ki, эти антитела будут менее специфичны к Бгй, чем к Агз.