Главная

• Аллергия
• Клиническая иммунология
• Антитела
• Реакция антиген-антитело
• Клетки иммунной системы
• История иммунологии
• Иммунохимия
• Продукты на страже иммунитета
• Вакцины
• Общие и частные проблемы иммунологии
• Основы иммунологии

История иммунологии. Реакция антиген — антитело: иммунохимия

Было очевидно, что в антитоксических сыворотках содержатся особые вещества, которые способны специфически нейтрализовать токсический антиген, вызвавший их образование. Затем оказалось, что даже безобидные нетоксичные вещества вроде молока и различных других белков могут вызвать образование специфических антител, и стало ясно, что «иммунный» ответ представляет собой феномен, который выходит далеко за границы антитоксического и антибактериального иммунитета. В 1896 г. Грубер и Дархэм (Gruber, Durham) открыли специфическую агглютинацию бактерий, а спустя несколько лет Жюль Борде (Jules Bordet) — агглютинацию эритроцитов. В 1897 г. Крауз (Kraus) описал реакцию преципитации между антигеном и антителом. В результате появилась возможность проводить количественное и качественное изучение антител in vitro и практически наблюдать их действие. Но каким образом они образуются и как объяснить их строгую специфичность? Все эти вопросы поставил со свойственным ему богатым воображением Пауль Эрлих (Paul Ehrlich) в своей классической статье о количественной оценке дифтерийных антисывороток. Эта публикация представляет большой исторический интерес с нескольких точек зрения. Во-первых, в ней была заложена основа для развития иммунохимии и определены пути для количественного изучения реакции антиген — антитело на последующие примерно 50 лет. Во-вторых, в ней декларировалось, что специфичность антител и их реакции опираются на законы структурной химии. В-третьих, в этой статье была предложена теория образования антител, оказавшая сильное влияние на иммунологическое мышление в течение многих последующих лет.

Непосредственная практическая сторона исследований Эрлиха состояла в том, что в них было показано, как следует проводить количественное определение дифтерийного токсина и антитоксина, что позволило создать рациональную основу для важной в те годы иммунотерапии. При этом Эрлих ввел в молодую область иммунологии множество терминов, которые стали потом общепринятыми. Он утверждал, что антитело — это самостоятельный вид молекул, существующих вначале в виде рецепторов (боковых цепей) на поверхности клеток и обладающих особой химической конформацией, которая обеспечивает специфическое взаимодействие с комплементарной конфигурацией на молекуле антигена. Он полагал, что как у антигена, так и у антител имеются функциональные домены, каждый из которых обладает гаптофорной группировкой, обеспечивающей химическое взаимодействие в результате взаимного соответствия по типу «замка и ключа», т. е. аналогично взаимодействию фермент— субстрат, которое такой образной метафорой охарактеризовал Эмиль Фишер (Emil Fischer). Антигенная молекула токсина имеет также отдельную токсофорную группировку, разрушение которой превращает ее в токсоид, сохраняющий способность к специфическому взаимодействию с антителом. Эрлих установил единицы для количественного определения токсина и антитоксина и полагал, что валентность последнего равна примерно 200. В связи с вариабельностью кривых титрования для различных препаратов токсина Эрлих предположил, что они представляют собой смесь не только токсина и токсоида, но и других веществ с различным сродством к антительному рецептору. Принималось также, что молекула антитела имеет различные домены, один из которых отвечает за присоединение к антигену, а другие обеспечивают такие вторичные биологические явления, как агглютинация, преципитация и связывание комплемента. [На протяжении нескольких десятилетий антитела с разной биологической активностью считали различными видами молекул, пока не восторжествовала унитарная теория Ганса Цинсера (Hans Zinsser), согласно которой одно и то же антитело может обусловливать разнообразные биологические эффекты.

Эрлиховская теория взаимодействия антиген—антитело основывалась на положениях структурной органической химии тех дней. Эрлих не только полагал, что специфичность антитела зависит от химического состава и конфигурации молекулы, но считал взаимодействие антигена с антителом необратимой реакцией, основанной на образовании прочных химических связей определенного типа, названных позднее ковалентными. Это встретило решительные возражения со стороны Борде (Bordet), а позднее Карла Ландштейнера (Karl Landsteiner) и других, которые утверждали, что иммунологическое взаимодействие связано не с химическими, а скорее с физическими свойствами реагирующих макромолекул, и их взаимодействие, как и сама иммунологическая специфичность, лучше объясняется с точки зрения процессов «коллоидальной» адсорбции. Они полагали, что на самом деле взаимодействие антиген—антитело является частично обратимым и в подтверждение этого указывали на феномен Даниша (Danysz). Даниш показал, что степень нейтрализации дифтерийного токсина антитоксином зависит от того, как добавлять токсин — сразу или постепенно, а это значит, что реакция не обязательно имеет необратимый характер. Эта дискуссия между сторонниками химической и физической теорий взаимодействия антиген—антитело бушевала на протяжении многих лет и составила интересную главу в истории иммунологических представлений. В конечном итоге химическая концепция Эрлиха (Ehrlich) была в основном подтверждена, за исключением его утверждения, что связывание антигена антителом основано на образовании необратимой химической связи.

Подобная же дискуссия возникла между Эрлихом и Борде по поводу природы и способа фиксации комплемента комплексами антиген—антитело. Эрлих предполагал, что имеется множество комплементов, каждый из которых связывается со своим собственным рецептором на молекуле антитела, подобно тому как разные антигены специфически реагируют с соответствующими участками антитела. В противоположность этому Борде утверждал, что связывание антигена антителом (которое он называл «сенсибилизирующим веществом») приводит к такому изменению конфигурации последнего, которое обеспечивает неспецифическое связывание одного и того же комплемента. Теория Борде в конечном счете оказалась правильной.

В центре внимания оказалась также природа взаимодействия антиген— антитело. По мнению Сванте Аррениуса и Торвальда Мадсена (Svante Arrhenius, Thorvald Madsen), взаимодействие токсин—антитоксин в высокой степени обратимо и напоминает нейтрализацию слабой кислоты слабой щелочью. Эта идея получила дальнейшее развитие в написанной Аррениусом в 1907 г. книге «Иммунохимия», которая дала название новому разделу иммунологии. Соответственно Эрлиху эти исследователи утверждали, что взаимодействие антиген—антитело является строго стехиометрическим и подчиняется закону действующих масс. Однако вскоре было обнаружено, что соотношение между антигеном и антителами, которые участвуют в реакции, может сильно варьировать, и наконец в конце двадцатых и начале тридцатых годов Марак и Гейдельбергер (Marrack, Heidelberger) выдвинули положение о том, что антиген и антитела являются мультивалентными и поэтому могут образовывать «решетку», содержащую антиген и антитела в разных пропорциях.