Гаптагены

Введение

Антиген как первопричина развития иммунного процесса интересовал иммунологов с тех давних пор, когда зародилась иммунология. Однако только благодаря исследованиям К.Ландштейнера в 20 —30-х годах XX в. сложились условия для изучения тонкой природы специфичности антигена. В качестве объекта исследования ученый взял простые органические соединения — гаптены. 

Схема постановки опытов, разработанная Ландштейнером, включала иммунизацию кроликов гаптен-белковым комплексом и последующий анализ антисывороток от иммунизированных животных с тем же самым или иным гаптеном, но конъюгированным с другим неродственным белком. Подобный прием позволял работать только с антителами к гаптену, взятому для иммунизации, и исключал те антитела, которые образовывались кэпитопам белка. В результате удалось показать решающую роль тонкой конфигурации гаптена в определении специфичности.

Изучение гаптенов имеет не только теоретическое значение для понимания явления антигенной специфичности, но и практическое приложение. Многие биологически важные соединения, включая пептидные и стероидные гормоны, циклические АМФ и ГМФ, лекарства и т.д., являются низкомолекулярными, неиммуногенными соединениями. Их конъюгация с иммуногенным белком позволяет получать антигаптеновые антитела. Такие антитела затем используются в тест-системах для определения уровня анализируемых соединений в биологических жидкостях организма. Один из примеров в этом отношении — определение беременности у женщин по выявлению с помощью соответствующих антител хорионического гонадотропина в моче. 

 

 

 

 

 

1. Понятие и происхождение гаптенов

В иммунологию понятие  «гаптены» ввел Ландштайнер в 1923 г. Название «гаптен» происходит от греческого слова «haptein», что означает «прикреплять», т.к. гаптены прикрепляются к носителям антигенных свойств. Эти носители, соединенные с гаптенами, называются конъюгированными антигенами.

Гаптены не вызывают образования  антител, но могут взаимодействовать  с ними, а также с антигенами микробов. Будучи присоединенными к  белковому носителю (например, к микробам, продуктам их распада, микотоксинам и др.), они образовывают гаптен-белковые комплексы, которые могут стать антигенами.  
Гаптены представляют собой экстрагированные полисахаридные комплексы из клеточной стенки микробов в микроконцентрациях: 10-5-10-6. В процессе экстрагирования отделяются белки, как аллергены, и липиды (в частности, липид А), входящие в состав липополисахаридов, т.н. эндотоксинов. Это значит, что гаптены не содержат белков, липидов и липополисахаридов, являющихся аллергенами и пирогенами для организма человека.

Гаптены (неантигенные иммуногены) - низкомолекулярные вещества, распознаваемые рецепторами иммунной системы только после образования структурно уникального комплекса с биополимерным носителем.

Примеры гаптенов: йод, никель, беррилий, химические канцерогены и  многие лекарства, вызывающие иммунный ответ в составе комплексов с  белками или нуклеиновыми кислотами. 

Гаптены приобретают иммуногенность лишь после соединения с высокомолекулярным белком-носителем. Гаптены не могут  стимулировать выработку антител, но могут связываться с ними. Гаптены - простые химические соединения, в  основном ароматического ряда, не в состоянии запускать иммунный процесс, демонстрируя тем самым отсутствие иммуногенных свойств. В то же время они обладают вполне конкретной специфичностью, т.е. способностью вступать в реакции взаимодействия с предсуществующими к ним антителами .

Обычно гаптен - небольшая  функциональная группа, представляющая собой одну детерминанту. Гаптенами  могут быть органические соединения, фениларсонат, моно- и олигосахариды, а также олигопептиды. Наиболее часто используемый гаптен - динитрофенил (ДНФ) .

2. Свойства и особенности гаптенов

Гаптены двухвалентны. Одна из этих валентностей конъюгированного антигена является носителем антигенных свойств. Когда конъюгированные антигены попадают в организм, валентности их гаптенов (по Jan Klein) вступают во взаимодействие с рецепторами В-лимфоцитов. 

Молекулярный вес гаптена должен быть менее 4 000 Да (по Jan Klein). Другие авторы считают, что вес гаптена составляет менее 1 000 Да, а J.Hartmann сообщает о молекулярном весе гаптена (полисахарида В) из Brucella melitensis около 5 000 Да.

В отличие от гаптенов, которые не обладают антигенными свойствами, молекула носителя антигенных свойств должна иметь массу в 4 000 Да. Высокоактивные антигены могут быть массой более 100 000 Да. Эти носители антигенных свойств могут связываться только рецепторами Т-клеток - тимус-зависимых  Т-лимфоцитов. Только когда конъюгированный антиген связан одной своей валентностью (или частью) с Т-клеткой, а своей гаптеновой частью с В-клеткой, то В-клетка (по Jan Klein) способна образовывать специфические антитела, которые взаимодействуют с антигенами. Если гаптены отсутствуют, то свободные носители антигенных свойств связываются с рецепторами Т-клеток, и возникает воспалительная реакция. Это означает, что взаимодействие с В-клетками невозможно, и  образования антител не происходит.

Из-за отсутствия гаптенов неизбежно блокируется вторая часть иммунной реакции, и  воспаление   переходит в хроническую стадию и обозначается как первичное хроническое, т.к. острую стадию трудно распознать. В качестве гаптенов могут быть разные субстанции типа липидов, липопротеидов, нуклеиновых кислот, полисахаридов. Гаптены, которые встречаются в болезнетворных микробах, почти всегда полисахариды, специфичные для каждого возбудителя или групп возбудителей.

Между тем стало ясно, что Polipse, как гаптен возбудителя  Pseudomonas aeruginosa (ранее Pyocyaneus), связывается с носителем антигенных свойств этого возбудителя и другими свободными антигенами, гомологичными ему. Это означает, что при замене гаптенов, которые были каким-то образом утеряны, свободные носители антигенных свойств снова превращаются в конъюгированные антигены. При этом восстанавливается их связующая способность с рецепторами В-клеток и  индуцируется процесс антителообразования.

Быстрое действие гаптенов,  многократно испытанное в разных случаях, свидетельствует о том, что  в наличии должны быть изолированные носители антигенных свойств, связанные с рецепторами Т-лимфоцитов, которые и ответственны за воспаление. Когда такие комплексы Т-лимфоцитов и носителей антигенных свойств  ликвидируются, то воспаление тут же исчезает.

Это обстоятельство позволило назвать гаптены абсорбентами антигенов.

Фармакологические свойства гаптенов:

- санирующее  действие - связывание и нейтрализация гомологичных микробов (в т.ч. L-форм) и их токсинов, 

- нейтрализация и элиминация микробных антигенов из организма после связывания гаптенов с белками-носителями в результате активации клеточного и гуморального иммунитета (индукция цитокинов GM-CSF, ИЛ-10 и др.),  
- противовоспалительное и десенсибилизирующее действие - связывание антител и циркулирующих иммунных комплексов, образующихся в организме на антигены микробов (снижение уровней иммуноглобулинов IgE),  
- подавление реакции обострения при применении гомологичных микробных лизатов (нозодов) за счёт абсорбции антигенов микробов и их токсинов, элиминирующихся из тканей в системный крово- и лимфоток,  
- разнообразные клинические эффекты, установленные эмпирическим путём в результате многолетнего практического использования - самостоятельные средства терапии по разработанным показаниям. 

- Лишённые протеинов и эндотоксинов гаптены не вызывают аллергических и пирогенных реакций. 

Сами по себе гаптены не способны вызвать иммунологической реакции. Наличие чужеродности при низкой молекулярной массе лишает их иммуногенности. При этом комплекс гаптена с белком-носителем иммуногенен. Исследования Ландштейнера выявили по крайней мере два существенных момента: крайне высокий уровень специфичности (подчас в определении специфичности принимает участие всего один радикал — карбоксильная или аминогруппа); специфичность высокомолекулярного антигена представлена отдельными участками (эпитопами) — местами связывания антител- или антиген- распознающих рецепторов, при этом чем больше молекулярная масса антигена, тем больше мест связывания.

3. Применение гаптенов (Гаптенотерапия)

Таким образом, применение гаптенов открывает новые возможности  для  лечения заболеваний, которые  обусловлены присутствием   носителей  антигенных свойств. Так, например, при псориазе, поддерживаемом антигенами Pseudomonas или другими антигенами, в случае абсорбирования  гомологичными гаптенами Pseudomonas проявления болезни  редуцировались.

Для того, чтобы избежать разрушения гаптенов в пищеварительном  тракте, применяемых в терапевтических  целях, они вводятся парентерально: внутримышечно или подкожно. Гаптеновые препараты в каплях лучше применять в виде кожных втираний, например, в местах локтевых сгибов, или сублингвально,  но не перорально, т.к. они инактивируются пищеварительными ферментами.

Таким образом, с чисто  научной точки зрения, при клинических  исследованиях показания для  применения гаптенов могут быть установлены  только посредством терапевтического опыта. Только опираясь на наблюдаемый  результат лечения гаптеном –  абсорбентом  антигенов - можно сделать вывод, что симптомы заболевания вызваны   носителем антигенных свойств, связывающимся в  процессе лечения с гомологичным гаптеном. Гаптен может использоваться в качестве средства дифференциальной диагностики, когда он не обладает эффективностью, т.е.  заболевание вызвано не гомологичными носителями антигенных свойств, которые могут связываться с данным типом гаптена.

Понять суть и принципы гаптенотерапии легче и лучше  всего при изучении опытов с гаптенами, проводимых доктором П. Корнелиусом. После  проведенных наблюдений за 25 летний период, когда было инъецировано более 3000 ампул  гаптенов, им были установлены 3 области наиболее эффективного применения этих препаратов. Все они проиллюстрированы отдельными примерами, показывающими, что применение гаптенов является чрезвычайно эффективной терапией:

А) Гаптенотерапия симптомов остаточной инфекции после проведенной антибиотикотерапии.

Пример: Пациентке было выполнено  оперативное лечение абсцесса нёбной миндалины  и антибиотикотерапия. Но  чувствовать она стала себя хуже, чем до заболевания.

По мнению Корнелиуса, при вскрытии абсцесса она наглоталась гноя, и возник алиментарный микробный токсикоз.

Спустя несколько минут  после инъекции 0,1 мг стрептококкового гаптена, ее состояние значительно улучшилось, а после второй инъекции, выполненной на следующий день, самочувствие   полностью нормализовалось.¹

Лечение больных с  отдельными симптомами перенесенной инфекции после антибиотикотерапии осуществляется гаптенами. Так, в случае перенесенной стафилококковой инфекции необходимо использовать гаптены стафилококков,  инфекции Coli – гаптены Coli,   инфекции Proteus – гаптены Proteus и т.д.

Б). Гаптенотерапия неинфекционных алиментарных токсикозов:

Пример: 4 июля 1995 г. на приём пришла 33-летняя пациентка с приступом ревматизма. Утром ее разбудили боли в онемевших суставах пальцев рук и ног. При этом  кожа стоп и кистей была гиперемирована с выраженной отёчностью. 

За день до этого она  ела мясо птицы, которая,  по предположению Корнелиуса, была поражена микобактериями туберкулеза.

Спустя 5 минут после инъекции 0,1 мг гаптена БЦЖ отеки резко уменьшились, купировалась боль в пальцах рук и полностью восстановился объём движений. Предположительно, причиной приступа ревматизма было алиментарно обусловленное поражение туберкулезными токсинами, проникшими через слизистую ЖКТ в системный кровоток.

После проведенной гаптенотерапии гаптеном БЦЖ, симптомы ревматизма у  нее больше не возникали.²

Если при введении гаптенов повышается температура, то это  не означает, что наступило  нежелательное ухудшение, а наоборот, гипертермия как раз является частью желательного и необходимого    действия препарата. Ни в коем случае нельзя снижать температуру жаропонижающими средствами, а нужно лишь поддержать организм теплом извне.

В). Гаптенотерапия  как дополнение нозодотерапии:

При лечении нозодами и гомеопатизированными токсинами  может возникнуть ухудшение состояния  пациента. Это объясняется тем, что  токсины, мобилизованные изопатическим  средством, попадают в круг кровообращения,  прежде чем быть выведенными из организма.

Если такие ухудшения  после введения нозодов не проходят за 2-3 дня, то, скорее всего, это объясняется  тем, что токсины вокруг комплексов Т-лимфоцитов и носителей антигенных свойств  высвобождаются из тканей и снова активируются. Таким образом, хронически протекавшее заболевание переходит в острое. При таких обстоятельствах блокированный из-за отсутствия подходящего гаптена иммунный ответ может быть запущен только при замене этого недостающего гаптена. Это самый   быстрый, а может быть, даже единственный путь к настоящему выздоровлению.

Нельзя, однако, полагаться на то, что каждый пациент сможет обнаружить у себя ухудшение, вызванное  отсутствием гаптенов, и сообщит  о них. Поэтому во время терапии нозодами, Корнелиус проводил контрольное тестирование при каждой инъекции. Когда необходимо применить гаптен, то очередная комбинация нозодов и сопутствующих препаратов, должна применяться не раньше, чем сам гаптен. Как правило, курс может быть планомерно продолжен на следующий день.

С настоящим излечением также связано образование клеток памяти, которые так называются, потому что они запоминают способ образования специфического антитела для определенного антигена на последующие  случаи.