ИММУНОХИМИЯ

ИММУНОХИМИЯ (иммуно[логия] + химия) — раздел иммунологии, изучающий химические основы иммунологических процессов. Развитие иммунологии (см.) в значительной степени определяется достижениями в области И.

Попытки проанализировать хим. сущность иммунных реакций были сделаны еще в конце 19 — начале 20 в. При этом были получены первые сведения о том, что в качестве антигенов могут выступать белки или полученные синтетическим путем комплексы белка с простыми хим. соединениями. В этот же период С. Аррениус и Т. Мадсен предложили хим. объяснение механизма реакции антиген — антитело (см. Толерантность иммунологическая), а при определенных способах введения обусловливают реакции клеточного иммунитета.

Значительным достижением И. явилось раскрытие субмолекулярной структуры Антитела). Были выделены и детально исследованы пять основных классов и несколько подклассов иммуноглобулинов, полностью или частично определена аминокислотная последовательность составляющих их полипептидных цепей и установлены способы укладки полипептидных цепей иммуноглобулинов в пространстве. На основании этих данных и результатов исследования иммуноглобулинов методами рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии и спектрофотометрии удалось построить достоверную модель молекулы IgG и приближенные модели иммуноглобулинов других классов. Анализ первичной структуры полипептидных цепей иммуноглобулинов показал, что каждая из цепей кодируется двумя генами. Этот вывод, имеющий большое общебиол. значение, послужил стимулом к широкому развертыванию исследований по генетике иммуноглобулинов и механизму их биосинтеза. Одним из важных достижений в этом направлении явилось выделение в высокоочищенном виде информационных РНК для каждой из полипептидных цепей иммуноглобулинов и воспроизведение биосинтеза полипептидных цепей в бесклеточной системе. Начато изучение нуклеотидной последовательности информационных РНК для пептидных цепей иммуноглобулинов и генов, контролирующих структуру иммуноглобулинов. Были раскрыты также закономерности сборки молекулы иммуноглобулина в плазматической клетке и проанализирован механизм его секреции клеткой.

Большим достижением И. следует также считать выявление и исследование природы антигенсвязывающих рецепторов лимфоцитов. Установлено, что B-лимфоциты несут на своей поверхности иммуноглобулины, причем последние продуцируются этими лимфоцитами. Иммунохим. исследование рецепторного аппарата лимфоидных клеток — одна из наиболее интенсивно развивающихся областей И.

Значительные успехи достигнуты в изучении строения антидетерминанты и механизма реакции антигеи — антитело. Установлено, что в образовании антидетерминанты участвуют небольшие отрезки полипептидных цепей антитела. Участок молекулы антитела, несущий анти-детерминанту, удалось отделить от всей молекулы, сохранив его специфическую структуру. Тем самым было показано, что активные участки молекулы антитела обладают структурной автономией по отношению к остальной части молекулы. Использование разнообразных хим. и физ. методов для исследования структуры антидетерминанты в сочетании с данными по строению детерминантных групп антигенов создало предпосылки для достоверного хим. толкования принципа комплементарности антигенов и антител и понимания механизма реакции антиген — антитело. Установлено, что активный центр антитела представляет собой полость, глубина к-рой для ряда антител не превышает 1,2 нм. По расчетам, выполненным Кабатом, анти детерминанта антител к декстрану соизмерима с остатком изомальтогексозы и равна по длине 3,4 нм и по ширине 1,2 нм. Очевидно, что антидетерминанты антител различной специфичности неодинаковы по своим размерам и конфигурации в той же мере, в какой различаются по строению детерминантные группы антигенов, комплекс антиген — антитело образуется за счет разнообразных нековалентных связей — электровалентных, водородных, гидрофобных. Роль соответствующих связей определяется строением конкретной детерминантной группы антигена (см. Антиген — антитело реакция).

Прогресс в исследовании структуры и функции антител в значительной степени связан с достижениями в области генной инженерии (см.). Реализуя принципы самосборки молекулы белка, удалось не только реконструировать из отдельных цепей и их отрезков функционально активные молекулы антитела и их фрагменты, но и создать не существующие в природе гибриды. Напр., разработаны методы получения гибридных молекул антител с различными по специфичности антидетерминантами. Такие антитела, у которых одна из антидетерминант специфична к ферритину, а другая к какому-либо тканевому или микробному антигену, нашли широкое применение для специфического контрастирования антигенов в электронной микроскопии.

Использование иммунохим. подходов для оценки функциональных свойств антител и их комплексов с антигеном имеет существенное значение для установления механизма биол, реакций, возникающих в организме при взаимодействии антигенов и антител. В этой связи большое внимание уделяется изучению реакции связывания комплемента (см. Реакция связывания комплемента), механизму фиксации иммунных комплексов в тканях, биохим, реакциям, возникающим при немедленной гиперчувствительности. Результаты этих исследований имеют большое значение для выяснения патогенеза многих заболеваний, связанных с персистенцией в организме комплексов антиген — антитело.

Одно из важнейших направлений И. связано с изучением молекулярных механизмов иммуногенеза. Помимо природы и свойств антигенсвязывающих рецепторов иммунокомпетентных клеток, исследуются хим. механизмы кооперативного взаимодействия различных клеток лимфоидной системы, выясняется природа факторов, выступающих в качестве гуморальных регуляторов иммуногенеза. С помощью иммунохим. методов осуществляется фракционирование иммунокомпетентных клеток, предетерминированных к синтезу антител различной специфичности.

Все большее значение приобретают иммунохим. методы при изучении механизма иммунол, толерантности, трансплантационного и противоопухолевого иммунитета (см. Иммунитет трансплантационный). Разработаны различные методы выделения и фракционирования трансплантационных и опухолеспецифических антигенов. Высокочувствительные иммунохим. методы нашли применение в диагностике ряда злокачественных опухолей (первичного рака печени, опухолей жел.-киш. тракта).

Для раскрытия сущности процессов иммунитета наряду с хим. механизмами приобретенного иммунитета исследуются хим. основы естественного иммунитета: расшифрованы хим. природа многих медиаторов процесса воспаления, включая факторы, ответственные за изменение проницаемости сосудов на различных стадиях воспалительного процесса, и хемотаксические факторы для лейкоцитов и лимфоцитов. Последние, в частности, могут образовываться при распаде гамма-глобулина и представляют собой различные осколки его молекулы. Изучены свойства различных биологически активных факторов, образующихся при активации системы комплемента. Значительные успехи достигнуты в изучении биохим, механизмов процесса фагоцитоза — энергетики этого процесса, роли циклических мононуклеотидов, функции ферментов лизосом.

И. обогатила иммунологию большим числом новых методов исследования. Сюда следует отнести методы количественной оценки серол, реакций, высокочувствительные методы определения антигенов и антител с использованием техники иммуно-сорбентов и радиоизотопного анализа, разнообразные методы препаративного разделения антигенов и антител. Число иммунохим. методов непрерывно растет за счет внедрения в биологию и медицину новых физ. и хим. методов исследования. Иммунохим. методы, характеризующиеся высокой специфичностью и чувствительностью, нашли применение во многих областях экспериментальной биологии и медицины, в которых целесообразно использование принципов реакции антиген — антитело. Ряд иммунохим. методов (Иммуноэлектрофорез, радиоиммунол. методы, радиальная иммунодиффузия) используется в диагностике инфекционных и внутренних болезней, а также в судебной медицине.

Библиография: Иммунохимический анализ под ред. Л. А. Зильбера, М., 1968; К у л ьб e р г А. Я. Иммуноглобулины как биологические регуляторы, М., 1975, библиогр.; К эб от Э. А. и M e й e р М. М. Экспериментальная иммунохимия, пер. с англ., М., 1968; НезлинР.С. Строение и биосинтез антител, М., 1972.

А. Я. Кульберг.