Метод преципитации. Реакция преципитации. Механизм. Компоненты. Применение. Реакции антиген-антитело и их применение

В виде помутнения, называемого преципитатом. Он образуется при смешивании антигенов и антител в эквивалентных количествах; избыток одного из них снижает уровень образования иммунного комплекса. Реакцию преципитации ставят в пробирках (реакция кольцепреципитации), в гелях, питательных средах и др. Широкое распространение получили разновидности реакции преципитации в полужидком геле агара или агарозы: двойная иммунодиффузия по Оухтерлони, радиальная иммунодиффузия, иммуноэлектрофорез и др.
Реакция кольцепреципитации. Реакцию проводят в узких преципитационных пробирках: на иммунную сыворотку наслаивают растворимый антиген . При оптимальном соотношении антигена и антител на границе этих двух растворов образуется непрозрачное кольцо преципитата (рис. 7.50). Если в качестве антигенов в реакции используют прокипяченные и профильтрованные экстракты тканей, то такая реакция называется реакцией термопреципитации (реакция Асколи, при которой выявляют сибиреязвенный гаптен).

Рис. 7.50.

Реакция двойной иммунодиффузии по Оухтерлони.

Для постановки реакции растопленный агаровый гель тонким слоем выливают на стеклянную пластинку и после затвердевания в нем вырезают лунки. В лунки геля раздельно помещают антигены и иммунные сыворотки, которые диффундируют навстречу друг другу. В месте встречи в эквивалентных соотношениях они образуют преципитат в виде белой полосы (рис. 7.51). У многокомпонентных систем между лунками с антигенами и антителами появляется несколько линий преципитата; у идентичных антигенов линии преципитата сливаются, у неидентичных - пересекаются.

Рис. 7.51

Иммунную сыворотку с расплавленным агаровым гелем равномерно наливают на стекло. После застывания в геле делают лунки, в которые помещают антиген (Аг) в различных разведениях. Антиген, диффундируя в гель, образует с антителами кольцевые зоны преципитации вокруг лунок. Диаметр кольца преципитации пропорционален концентрации антигена (рис. 7.52). Реакцию используют для определения в сыворотке крови иммуноглобулинов различных классов, компонентов системы комплемента и др.

Рис. 7.52.

Сочетание метода электрофореза и иммунопреципитации: смесь антигенов вносится в лунки геля и разделяется в геле с помощью электрофореза, затем в канавку геля параллельно зонам электрофореза вносят иммунную сыворотку. Антитела иммунной сыворотки диффундируют в гель и образуют в месте «встречи» с антигеном линии преципитации (рис. 7.53).

Рис. 7.53.

Реакция флоккуляции (по Рамону) {от лат. floccus - хлопья шерсти} - появление опалесценции или хлопьевидной массы (иммунопреципитации) в пробирке при реакции токсин-антитоксин или анатоксин-антитоксин (рис. 7.54). Ее применяют для определения активности антитоксической сыворотки или анатоксина.

Рис. 7.54.

Штаммы возбудителя дифтерии - С. diphtheriae могут быть токсигенными (продуцирующими экзотоксин) и нетоксигенными. Образование экзотоксина зависит от наличия в бактериях профага, несущего tox-ген, кодирующий образование экзотоксина. При заболевании все изоляты тестируются на токсигенность - продукцию дифтерийного экзотоксина с помощью реакции преципитации в агаре (рис. 7.55).

Рис. 7.55

Реакция преципитации (РП)– это осаждение растворимого антигена при действии антител в присутствии электролита. Видимый эффект реакции (феномен преципитации) – помутнение (образование мутного кольца или осадка – преципитата).

РП применяют для обнаружения неизвестного антигена при ряде инфекционных заболеваний: при сибирской язве, туляремии, менингите, оспе . В судебной медицине ее используют для определения видовой принадлежности крови, спермы; в санитарно-гигиенических исследованиях – для установления фальсификации пищевых продуктов. РП отличается очень высокой чувствительностью и позволяет обнаружить антиген в разведении 1:1 000 000 и 1: 10 000 000.

Компоненты реакции преципитации.

1. Антиген (преципитиноген) - это антиген молекулярной природы, находящийся в мелкодисперсном (растворимом) состоянии. Преципитиногены – это различные лизаты или экстракты тканей и др. Преципитиноген отличается от агглютиногена размером частиц антигена. Агглютиноген имеет размеры клеток (это не разрушенные целые клетки), а размеры преципитиногена соизмеримы с размерами молекул (это белки и их комплексы с углеводами или липидами). Раствор преципитиногена прозрачный.

2. Антитела (преципитины) находятся в сыворотке крови человека или в иммунных диагностических преципитирующих сыворотках, которые содержат известные антитела.

3. Электролит – изотонический раствор хлорида натрия.

Получение преципитиногена .

Получаютпутемизмельчения материала и извлечения из него белковых антигенов кипячением или другими способами.

Примеры преципитиногенов : лизаты или экстракты различных органов и тканей, чужеродная сыворотка крови (сыворотка - это раствор , в первую очередь, различных белков), фильтраты бульонных культур микробов, солевые экстракты микробов, аутолизаты и др.

Получение преципитирующих сывороток.

Получают путем гипериммунизации кроликов соответствующими преципитиногенами. Такие сыворотки содержат антитела к тем преципитиногенам, которыми иммунизировали кроликов.

Примеры преципитирующих сывороток : преципитирующая сибиреязвенная сыворотка (содержит антитела к антигенам возбудителя сибирской язвы), преципитирующая противоменингококковая сыворотка (содержит антитела против антигенов возбудителя менингита) и др.

Титр преципитирующей сыворотки – это наибольшее разведение преципитиногена, при котором сыворотка еще дает реакцию преципитации.

Способы постановки РП.

1. Реакция кольцепреципитации – проводится в специальных преципитационных пробирках (диаметр – 0,4-0,5 см, высота – 7-8 см). В пробирку вносят 0,2 – 0,3 мл преципитирующей сыворотки и по стенке длинным носиком пастеровской пипетки осторожно наслаивают такое же количество преципитиногена. Затем осторожно из горизонтального положения пробирки ставят вертикально.

Учет результатов реакции проводят по появлению белого кольца на границе антиген-антитело. При положительной реакции наблюдается образование такого кольца. В этом случае антиген соответствует антителу и происходит их связывание.

Если в качестве преципитиногена используют прокипяченные и профильтрованные водные экстракты органов и тканей, то реакция называется реакцией термокольцепреципитации (например, при диагностике сибирской язвы).

2. Реакция преципитации в геле – проводится в чашках Петри или на предметных стеклах, куда помещают слой агарового геля. При застывании геля в нем вырезают лунки, в которые помещают антигены или антитела, или и то и другое. Различают 2 метода РП в геле:

а) метод простой (радиальной) иммунодиффузии : один из компонентов реакции иммунитета (антиген или антитело) помещают в лунку, а другой компонент – смешивают с агаром; при положительном результате (антиген соответствует антителу) вокруг лунки образуется кольцо преципитата ;

б) метод двойной иммунодиффузии : и антитело и антиген помещают в отдельные лунки, они диффундируют в агаровом геле навстречу друг другу; при положительном результате на месте встрече антитела и антигена образуются линии преципитации .

Примером РП в геле являетсяреакция двойной иммунодиффузии по Оухтерлони при диагностике дифтерии

Иммуноэлектрофорез – это метод, который сочетает метод электрофореза и реакцию преципитации. Смесь антигенов (например, белков сыворотки крови) разделяется в геле при помощи электрофореза. Затем, чтобы найти и определить нужный белок (неизвестный антиген), используют диагностическую преципитирующую сыворотку, которая содержит антитела к этому белку (известное антитело). Для этого в канавку параллельно белкам вносится диагностическая сыворотка. Если среди белков имеется тот, который соответствует антителу, находящемуся в сыворотке, то вокруг него образуются линии преципитации .

Реакция преципитации (РП) - это формирование и осаждение комплекса растворимого молекулярного антигена с антителами в виде помутнения, называемого преципитатом. Он образуется при смешивании антигенов и антител в эквивалентных количествах; избыток одного из них снижает уровень образования иммунного комплекса.

РП ставят в пробирках (реакция кольцепреципитации), в гелях, питательных средах и др. Широкое распространение получили разновидности РП в полужидком геле агара или агарозы: двойная иммунодиффузия по Оухтерлони, радиальная иммунодиффузия, иммуноэлектрофорез и др.

Механизм. Проводится с прозрачными коллоидными растворимыми антигенами, экстрагированными из патологического материала, объектов внешней среды или чистых культур бактерий. В реакции используют прозрачные диагностические преципитирующие сыворотки с высокими титрами антител. За титр преципитирующей сыворотки принимают то наибольшее разведение антигена, которое при взаимодействии с иммунной сывороткой вызывает образование видимого преципитата -помутнение.

Реакция кольцепреципитации ставится в узких пробирках (диаметр 0,5 см), в которые вносят по 0,2-0,3 мл преципитирующей сыворотки. Затем пастеровской пипеткой медленно наслаивают 0,1-0,2 мл раствора антигена. Пробирки осторожно переводят в"вертикальное положение. Учет реакции производят через 1-2 мин. В случае положительной реакции на границе между сывороткой и исследуемым антигеном появляется преципитат в виде белого кольца. В контрольных пробирках преципитат не образуется.

15. Реакция с участием комплемента: реакция гемолиза, реакция связывания комплемента. Механизм, компоненты, применение.

Реакция связывания комплемента (РСК) заключается в том, что при соответствии друг другу антигены и антитела образуют иммунный комплекс, к которому через Fc-фрагмент антител присоединяется комплемент (С), т. е. происходит связывание комплемента комплексом антиген-антитело. Если же комплекс антиген-антитело не образуется, то комплемент остается свободным.

Специфическое взаимодействие АГ и AT сопровождается адсорбцией (связыванием) комплемента. Поскольку процесс связывания комплемента не проявляется визуально, Ж. Борде и О.Жангу предложили использовать в качестве индикатора гемолитическую систему (эритроциты барана + гемолитическая сыворотка), которая показывает, фиксирован ли комплемент

комплексом АГ-АТ. Если АГ и AT соответствуют друг другу, т. е. образовался иммунный комплекс, то комплемент связывается этим комплексом и гемолиза не происходит. Если AT не соответствует АГ, то комплекс не образуется и комплемент, оставаясь свободным, соединяется со второй системой и вызывает гемолиз.

Компоненты. Реакция связывания комплемента (РСК) относится к сложным серологическим реакциям. Для ее проведения необходимы 5 ингредиентов, а именно: АГ, AT и комплемент (первая система), эритроциты барана и гемолитическая сыворотка (вторая система).

Антигеном для РСК могут быть культуры различных убитых микроорганизмов, их лизаты, компоненты бактерий, патологически измененных и нормальных органов, тканевых липидов, вирусы и вирусосодержащие материалы.

В качестве комплемента используют свежую или сухую сыворотку морской свинки.

Механизм. РСК проводят в две фазы: 1-я фаза - инкубация смеси, содержащей три компонента антиген + антитело + комплемент; 2-я фаза (индикаторная) - выявление в смеси свободного комплемента путем добавления к ней гемолитической системы, состоящей из эритроцитов барана, и гемолитической сыворотки, содержащей антитела к ним. В 1-й фазе реакции при образовании комплекса антиген-антитело происходит связывание им комплемента, и тогда во 2-й фазе гемолиз сенсибилизированных антителами эритроцитов не произойдет; реакция положительная. Если антиген и антитело не соответствуют друг другу (в исследуемом образце нет антигена или антитела), комплемент остается свободным и во 2-й фазе присоединится к комплексу эритроцит - ан-тиэритроцитарное антитело, вызывая гемолиз; реакция отрицательная.Применение. РСК применяют для диагностики многих инфекционных болезней, в частности сифилиса (реакция Вассермана)

В отличие от реакции агглютинации антигеном для реакции преципитации служат растворимые соединения, величина частичек которых приближается к размерам молекул. Это могут быть белки, комплексы белков с углеводами и липидами, бактериальные экстракты, различные дизаты или фильтраты бульонных культур микробов. Антитела, участвующие в реакции преципитации, называют преципитинами. Образующийся мелкодисперсный комплекс антиген - антитело выявляется при определенных методах постановки реакции преципитации.

Реакция кольцепреципитации предложена впервые Асколи. Ее используют при диагностике сибирской язвы, чумы, туляремии, менингита. Метод прост и доступен.
В узкие преципитационные пробирки разливают специфическую иммунную преципитирующую сыворотку и на нее очень осторожно наслаивают антиген. В качестве антигена берут, например, при диагностике сибирской язвы кусочки кожи, шерсти, шкуры павшего животного и др. Их кипятят, жидкость фильтруют и используют как антиген. Появление на границе двух жидкостей кольца - преципитата свидетельствует о наличии соответствующего антигена.

Реакция преципитации в агаровом геле, или метод диффузионной преципитации, позволяет детально изучить состав сложных водорастворимых антигенных смесей. Для постановки реакции используют гель (полужидкий или более густой агар). Каждый компонент, входящий в состав антигена, диффундирует навстречу соответствующему антителу с разной скоростью. Поэтому комплексы различных антигенов и соответствующих антител располагаются в разных участках геля, где и образуются линии преципитации. Каждая из линий соответствует только одному комплексу антиген - антитело. Реакцию преципитации ставят обычно при комнатной температуре.

Метод иммуноэлектрофореза получил широкое распространение в последние годы при исследовании антигенной структуры микробов. Комплекс антигенов помещают в луночку, которая находится в центре агарового геля, залитого на пластинку. Затем через агаровый гель пропускают электрический ток, в результате чего различные антигены, входящие в комплекс, перемещаются в поле электрического тока в зависимости от их электрофоретической подвижности. После окончания электрофореза в траншею, расположенную по краю пластинки, вносят специфическую иммунную сыворотку и помещают во влажную камеру. В местах образования комплекса антиген - антитело появляются линии преципитации.

Реакция преципитации является очень чувствительным методом и ее применяют при исследовании различных белковых и полисахаридных антигенов в судебно- медицинской практике для определения видовой принадлежности пятен крови, спермы, сыворотки, имеющихся на белье и различных предметах. Эту реакцию можно также использовать для выявления различных примесей к молоку, рыбным и мясным продуктам, определения природы белков, входящих в краски старинных мастеров живописи.

Механизм

Проводится с прозрачными коллоидными растворимыми антигенами, экстрагированными из патологического материала, объектов внешней среды или чистых культур бактерий. В реакции используют прозрачные диагностические преципитирующие сыворотки с высокими титрами антител. За титр преципитирующей сыворотки принимают то наибольшее разведение антигена, которое при взаимодействии с иммунной сывороткой вызывает образование видимого преципитата - помутнение.

Реакция кольцепреципитации ставится в узких пробирках (диаметр 0,5 см), в которые вносят по 0,2-0,3 мл преципитирующей сыворотки. Затем пастеровской пипеткой медленно наслаивают 0,1-0,2 мл раствора антигена. Пробирки осторожно переводят в вертикальное положение. Учет реакции производят через 1-2 мин. В случае положительной реакции на границе между сывороткой и исследуемым антигеном появляется преципитат в виде белого кольца. В контрольных пробирках преципитат не образуется.

Эта статья будет посвящена явлению реакции преципитации. Здесь мы рассмотрим особенности постановки данного явления, явление диффузии, общую характеристику, роль в жизни человека и многое другое.

Ознакомление с явлением

Преципитация - это явление серологического типа, в ходе которого происходит взаимодействие растворимых антигенов с антителами и вследствие этого наблюдается выпадение осадка - преципитата.
Общая характеристика реакции преципитации представляет собой форму согласованного влияния антигена и антитела. Такие типы взаимодействия позволяют определять наличие неизвестных антигенов в исследуемом веществе при помощи добавления известных антител и антигенов. Процесс преципитации без присутствия солей будет протекать хуже, а наилучший оптимум лежит в пределах диапазона от 7,0-7,4 pH.

Составные элементы реакции

Среди компонентов реакции преципитации выделяют три главных элемента:

Антиген, обладающий природой молекулярного характера. Он находится в состоянии мелкодисперсного типа, другими словами, он растворим. А также такой антиген называют преципитогеном, который является лизатом или экстрактом ткани и др. Преципитоген имеет характерное отличие от агглютиногена, которое заключено в размере частиц, из которых он состоит. Агглютиногену присущий размер клеток, а преципитогены соизмеряются с величиной молекулы. Раствор антигена характеризуется прозрачностью.
Антитело, находящееся в сыворотке человеческой крови, а также в иммунной диагностической сыворотке, которая содержит в себе изученные антитела.
Электролиты - это раствор хлорид натрия, которому свойственно изотоническое состояние.

Получение преципитогена

Постановка реакции преципитации невозможна без преципитогена, который получают при помощи измельчения материалов и извлекания из них антигенов белковой природы. Добывание происходит при помощи кипячения или других способов.
Ярким примером преципитогенов служат лизаты, а также тканевые и органные экстракты, сыворотки крови, разнообразные виды фильтратов, базирующихся на бульонных культурах из микробов, а также солевой экстракт микроорганизмов и аутолизатные вещества.

Постановка в преципитации

Теперь рассмотрим способ постановки реакции преципитации.
Производится кольцепреципитационная реакция, которая протекает в специально подготовленных пробирках. В полость посуды вносят сыворотку, разливая ее по стене при помощи носика пипетки. Далее, сверху аккуратно производят наслаивание соответствующего количества преципитогена, а потом пробирку приводят в вертикальное положение из горизонтального. Постановка и учет реакции преципитации - это весьма скрупулезные операции. Учет результата проводится после появления белого колечка на границе между антигеном и антителом. Если реагирующие элементы реакции соответствуют друг другу, то они связываются, но это становится заметным после продолжительного промежутка времени их взаимодействия.
Реакцию преципитации проводят также в чашке Петри или на предметном стекле, куда переносят агаровый гель, нанося его небольшим слоем. После его застывания в геле вырезают небольшое количество лунок, в которые будут помещены антигены и антитела. Существует два способа совершения подобного действия: метод радиальной иммунодиффузии и двойной иммунодиффузии.

Общие сведения

Механика работы преципитации схожа с устройством агглютинации. Подвергаясь влиянию сыворотки иммунного типа, антиген, уже вступивший в реагирование, уменьшает свою Важным условием является прозрачность как сыворотки, так и антигена.
Улучшить регистрацию реакции можно в том случае, если производить наслаивание антигенов на антитела. Вследствие этого можно наблюдать появление преципитатов в форме кольца. Это явление называется кольцепреципитацией и проводится в особых пробирках, имеющих диаметр от 2,5 до 3,5 мм. Одним из самых широко распространенных примеров реакции преципитации может служить диагностирование сибирской язвы.
Преципитация дает возможность определять уровень токсигенности дифтерийной культуры в агаре.
В ходе рассматриваемой реакции происходит осаждение антигенных комплексов и антител. Преципитация является иммунологическим феноменом, позволяющим определять количество содержания антител в сыворотках крови больного или вакцинированного человека и животных.

Следствие титрования

Важно знать, что данные, полученные путем титрования вышеупомянутого метода, не обладают количественным выражением. Чтобы создать и проанализировать количественную оценку содержащегося числа антител, была разработана М. Гейдельбергером и Е. Кабатом специальная методика реакции, в основе которой залегает поиск и выявление зоны эквивалентности. Смешивание возрастного числа антигенов с постоянной величиной объема антисыворотки приводит к возрастанию первоначально образующегося преципитата, а далее снова происходит его снижение вследствие увеличения способности к растворению комплексов антигена. Определив количество антител в надосадочных жидкостях, содержащихся в каждой пробирке, можно обнаружить, что в определенном числе посуды с антителами жидкость будет отсутствовать. Здесь будет образован, в сравнение с другими пробирками, самый большой преципитат. Благодаря этому и вычитанию из общей величины белков антигенного белкового преципитата, можно получить точную величину содержащихся антител в объеме конкретно исследуемой сыворотки. Далее, количество белковых молекул преципитата определяется по количеству азота или при помощи колориметрических методов.

Оценка значений

Оценка значений преципитации в диагностической методологии, должна учитывать вероятность наличия в иммунной сыворотке антитела, не обладающего свойством преципитина, из чего следует, что сам преципитат может не образоваться после реагирования с антигенами. В список таких молекул входят неполные антитела и некоторые виды из группы гамма-А-глобулинов.

Реакция преципитации в условиях лабораторий находит свое применение в разнообразных видах модификаций. Например, реакция термопреципитации применяется для выявления бактериальных антигенов ботулизма, сибирских язв и т. д., не подвергающихся денатурации термического типа. В отличие от кольцепреципитации, подобный тип реакции использует фильтраты рассматриваемого материала в прокипяченном состоянии.
преципитации в сложной смеси не позволяет давать характеристику свойствам отдельных элементов смеси. В таких случаях человек прибегает к методу преципитации в агаре, а также используют иммуноэлектроферез.

Преципитация диффузного характера

В данной области исследований существует понятие о реакции диффузной преципитации (РПД). Она основывается на способностях к диффузии в геле антител и растворяемых антигенов. Диффузия - это умение молекулы определенного вещества проникать в молекулы другого, что обуславливается тепловым движением.
Гель - это система дисперсного типа, в которой жидкостная фаза распределяется равномерным образом в твердой фазе. Чаще всего для такой реакции эксплуатируют гель агара.
После придания параметров, в условии которых молекулы смогут диффундировать по отношению друг к другу, их встреча будет сопровождаться образованием комплекса антигена + антитело. Такое новообразование способно диффундировать, находясь в самом геле, и оно будет выпадать в осадок, принимая вид полосы, которую можно обнаружить невооруженными глазами. В случае гомологичности антигена и антитела, полоса образовываться не будет.
Создание условий, в которых будет проходить диффузия, находясь в агаровом слое, предусматривает собой заливку компонентов, а вот общее число лунок и их взаиморасположение определяется типом задачи, которую необходимо решить. РПД дает человеку возможность обнаруживать и идентифицировать неизвестные выделенные вирусы при помощи исследования, с использованием заведомо известной сыворотки из антител.

Применение

Преципитация широко используется не только в диагностике заболеваний, но и находит свое применение в судебно-медицинской экспертизе. Сложно представить анализ, при котором можно определить видовую принадлежность крови, части органа или ткани, найденного на орудии преступления, в котором не используется реакция преципитации. В ходе данного процесса используют преципитирующие сыворотки, которые получают путем иммунизации различных животных и птиц. Важно, чтобы уровень титра в сыворотке был не меньше 1:10000, а также он должен обладать достаточной специфичностью. Из обнаруженного пятнышка крови или ее корочки изготавливают вытяжку на физ. растворе, которая в дальнейшем будет подвержена воздействию преципитирующей сыворотки. По данной реакции можно устанавливать виды тканевых и органных белков как человека, так и животного. Получение мутных вытяжек вынуждает прибегать к преципитации на агаре.

Выводы

Анализируя прочитанную информацию, можно заключить, что реакции преципитации крайне важны для человека, так как позволяют диагностировать различные антигены при помощи антител, также данное явление широко применяется в судебно-медицинской экспертизе и позволяет идентифицировать тип крови, ткани или органа по отношению к конкретному субъекту. Существует несколько видов и способов преципитации, которые используются в соответствии с возникающими потребностями решаемой задачи.