Biochemische Eigenschaften meist typisch für die Gattung Salmonellen Besondere Merkmale sind: das Fehlen einer Gasbildung während der Fermentation von S. Typhi, die Unfähigkeit von S. Paratyphi A, Schwefelwasserstoff zu produzieren und Lysin zu decarboxylieren.
Epidemiologie.Typhus und Paratyphus sind Anthroponosen, d. h. verursachen nur beim Menschen Krankheiten. Die Infektionsquelle ist der Patient oder der Bakterienträger, der den Erreger mit Kot, Urin und Speichel in die äußere Umgebung abgibt. Die Erreger dieser Infektionen sind wie andere Salmonellen in der äußeren Umgebung stabil und verbleiben im Boden und im Wasser. S. Typhi kann unkultivierbar werden. Ein günstiges Umfeld für ihre Fortpflanzung sind Lebensmittel (Milch, Sauerrahm, Hüttenkäse, Hackfleisch, Gelee). Die Übertragung des Erregers erfolgt über Wasser, das derzeit eine bedeutende Rolle spielt, sowie über Nahrungs- und Haushaltskontaktwege. Die Infektionsdosis beträgt etwa 1000 Zellen. Die natürliche Anfälligkeit der Menschen für diese Infektionen ist hoch.
Pathogenese und klinisches Bild. Im Dünndarm dringen Typhus- und Paratyphus-Erreger in die Schleimhaut ein
mit Hilfe der Effektorproteine TTSS-1, die den primären Infektionsherd in den Peyer-Plaques bilden. Zu beachten ist, dass in der Submukosa der osmotische Druck im Vergleich zum Darmlumen geringer ist. Dies fördert die intensive Synthese des Vi-Antigens, was die antiphagozytische Aktivität des Erregers erhöht und die Freisetzung proinflammatorischer Gewebemediatoren durch submuköse Zellen unterdrückt. Die Folge davon ist die fehlende Entwicklung von entzündlichem Durchfall im Anfangsstadium der Infektion und die intensive Vermehrung von Mikroben in Makrophagen, was zu einer Entzündung der Peyer-Plaques und der Entwicklung einer Lymphadenitis führt, was zu einer Verletzung der Barrierefunktion des Mesenteriums führt Lymphknoten und das Eindringen von Salmonellen in das Blut, was zur Entwicklung einer Bakteriämie führt. Dies fällt mit dem Ende der Inkubationszeit zusammen, die 10–14 Tage dauert. Während der Bakteriämie, die die gesamte Fieberperiode begleitet, breiten sich Erreger von Typhus und Paratyphus über die Blutbahn im ganzen Körper aus und siedeln sich in den retikuloendothelialen Elementen parenchymaler Organe an: Leber, Milz, Lunge sowie im Knochenmark, wo sie sich vermehren in Makrophagen. Von den Kupffer-Zellen der Leber gelangen Salmonellen über die Gallengänge in die Gallenblase, in die sie diffundieren, in die Gallenblase, wo sie sich auch vermehren. Salmonellen, die sich in der Gallenblase ansammeln, verursachen Entzündungen und infizieren den Dünndarm erneut mit einem Gallenfluss. Das wiederholte Einbringen von Salmonellen in Peyer-Plaques führt in diesen zur Entwicklung einer hyperergen Entzündung nach dem Arthus-Phänomen, ihrer Nekrose und Ulzeration, die zu Darmblutungen und Perforationen der Darmwand führen kann. Die Fähigkeit von Typhus- und Paratyphus-Erregern, in phagozytischen Zellen zu persistieren und sich zu vermehren, wenn diese funktionell unzureichend sind, führt zur Bildung von Bakterienträgern. Salmonellen können auch lange Zeit in der Gallenblase verbleiben, über längere Zeit mit dem Kot ausgeschieden werden und die Umwelt kontaminieren. Ab Ende der 2. Krankheitswoche beginnt die Ausscheidung des Erregers aus dem Körper über Urin, Schweiß und Muttermilch. Der Durchfall beginnt am Ende der 2. oder Anfang der 3. Krankheitswoche, ab diesem Zeitpunkt werden die Erreger aus dem Kot kultiviert.
Reaktionen von Antigenen mit Antikörpern werden serologisch oder humoral genannt, da die beteiligten spezifischen Antikörper immer im Blutserum vorhanden sind.
Reaktionen zwischen Antikörpern und Antigenen, die in einem lebenden Organismus auftreten, können zu diagnostischen Zwecken im Labor nachvollzogen werden.
Serologische Immunreaktionen hielten Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts Einzug in die Diagnostik von Infektionskrankheiten.
Die Nutzung von Immunreaktionen zu diagnostischen Zwecken basiert auf der Spezifität der Wechselwirkung von Antigen und Antikörper.
Die Bestimmung der Antigenstruktur von Mikroben und ihren Toxinen ermöglichte die Entwicklung nicht nur von Diagnostika und therapeutischen Seren, sondern auch von diagnostischen Seren. Immundiagnostische Seren werden durch Immunisierung von Tieren (z. B. Kaninchen) gewonnen. Diese Seren werden verwendet, um Mikroben oder Exotoxine anhand der Antigenstruktur mithilfe serologischer Reaktionen (Agglutination, Präzipitation, Komplementfixierung, passive Hämagglutination usw.) zu identifizieren. Mit Fluorochrom behandelte Immundiagnoseseren werden zur schnellen Diagnose von Infektionskrankheiten mithilfe der Immunfluoreszenzmethode verwendet.
Mithilfe bekannter Antigene (Diagnosticums) ist es möglich, das Vorhandensein von Antikörpern im Blutserum eines Patienten oder Probanden festzustellen (serologische Diagnose von Infektionskrankheiten).
Das Vorhandensein spezifischer Immunseren (diagnostisch) ermöglicht die Bestimmung der Art und des Typs des Mikroorganismus (serologische Identifizierung des Mikroorganismus anhand der Antigenstruktur).
Die äußere Manifestation der Ergebnisse serologischer Reaktionen hängt von den Bedingungen seiner Produktion und dem physiologischen Zustand des Antigens ab.
Korpuskuläre Antigene verursachen das Phänomen der Agglutination, Lyse, Komplementfixierung und Immobilisierung.
Lösliche Antigene führen zum Phänomen der Ausfällung und Neutralisation.
In der Laborpraxis werden Agglutinations-, Fällungs-, Neutralisations-, Komplementfixierungs-, Hämusw. zu diagnostischen Zwecken eingesetzt.
Agglutinationsreaktion (RA)
Aufgrund ihrer Spezifität, einfachen Durchführbarkeit und Demonstrationsfähigkeit hat sich die Agglutinationsreaktion in der mikrobiologischen Praxis zur Diagnose vieler Infektionskrankheiten weit verbreitet: Typhus und Paratyphus (Vidal-Reaktion), Typhus (Weigl-Reaktion) usw.
Die Agglutinationsreaktion basiert auf der Spezifität der Wechselwirkung von Antikörpern (Agglutininen) mit ganzen mikrobiellen oder anderen Zellen (Agglutinogenen). Durch diese Wechselwirkung entstehen Partikel – Agglomerate, die ausfallen (agglutinieren).
An der Agglutinationsreaktion können sowohl lebende als auch abgetötete Bakterien, Spirochäten, Pilze, Protozoen, Rickettsien sowie rote Blutkörperchen und andere Zellen beteiligt sein.
Die Reaktion läuft in zwei Phasen ab: Die erste (unsichtbare) ist spezifisch, die Kombination von Antigen und Antikörpern, die zweite (sichtbare) ist unspezifisch, das Kleben von Antigenen, d. h. Agglutinatbildung.
Ein Agglutinat entsteht, wenn sich ein aktives Zentrum eines zweiwertigen Antikörpers mit der Determinantengruppe eines Antigens verbindet.
Die Agglutinationsreaktion findet wie jede serologische Reaktion in Gegenwart von Elektrolyten statt.
Äußerlich hat die Manifestation einer positiven Agglutinationsreaktion einen zweifachen Charakter. Bei begeißelten Mikroben, die nur somatisches O-Antigen besitzen, haften die mikrobiellen Zellen selbst direkt an. Diese Agglutination wird als feinkörnig bezeichnet. Es tritt innerhalb von 18 – 22 Stunden auf.
Flagellenmikroben haben zwei Antigene – das somatische O-Antigen und das Flagellen-H-Antigen. Wenn Zellen durch Flagellen zusammengeklebt werden, bilden sich große, lockere Flocken und diese Agglutinationsreaktion wird als grobkörnig bezeichnet. Es tritt innerhalb von 2 – 4 Stunden auf.
Die Agglutinationsreaktion kann sowohl zur qualitativen und quantitativen Bestimmung spezifischer Antikörper im Blutserum des Patienten als auch zur Bestimmung der Spezies des isolierten Erregers durchgeführt werden.
Die Agglutinationsreaktion kann sowohl in einer erweiterten Version durchgeführt werden, die es ermöglicht, mit auf einen diagnostischen Titer verdünntem Serum zu arbeiten, als auch in der Version einer indikativen Reaktion, die im Prinzip den Nachweis spezifischer Antikörper oder die Bestimmung der Spezies ermöglicht Erreger.
Bei der Durchführung einer detaillierten Agglutinationsreaktion wird zum Nachweis spezifischer Antikörper im Blutserum des Probanden das Testserum in einer Verdünnung von 1:50 oder 1:100 entnommen. Dies liegt daran, dass normale Antikörper im gesamten oder leicht verdünnten Serum in sehr hohen Konzentrationen vorhanden sein können und die Reaktionsergebnisse dann ungenau sein können. Das bei dieser Variante der Reaktion getestete Material ist das Blut des Patienten. Die Blutentnahme erfolgt auf nüchternen Magen oder frühestens 6 Stunden nach einer Mahlzeit (ansonsten können sich Fetttröpfchen im Blutserum befinden, die es trüben und für die Forschung ungeeignet machen). Das Blutserum des Patienten wird normalerweise in der zweiten Krankheitswoche gewonnen, indem 3–4 ml Blut steril aus der Kubitalvene entnommen werden (zu diesem Zeitpunkt ist die maximale Menge an spezifischen Antikörpern konzentriert). Als bekanntes Antigen wird ein Diagnostikum verwendet, das aus abgetöteten, aber nicht zerstörten mikrobiellen Zellen einer bestimmten Art mit einer bestimmten Antigenstruktur hergestellt wird.
Bei der Durchführung einer detaillierten Agglutinationsreaktion zur Bestimmung der Spezies und des Typs des Erregers handelt es sich bei dem Antigen um einen lebenden Erreger, der aus dem untersuchten Material isoliert wird. Im immundiagnostischen Serum enthaltene Antikörper sind bekannt.
Immundiagnostisches Serum wird aus dem Blut eines geimpften Kaninchens gewonnen. Nach Bestimmung des Titers (der maximalen Verdünnung, bei der Antikörper nachgewiesen werden) wird das Diagnoseserum unter Zusatz eines Konservierungsmittels in Ampullen abgefüllt. Dieses Serum dient zur Identifizierung des isolierten Erregers anhand der Antigenstruktur.
Bei der Durchführung einer indikativen Agglutinationsreaktion auf einem Glasobjektträger werden Seren mit einer höheren Konzentration an Antikörpern verwendet (in Verdünnungen von nicht mehr als 1:10 oder 1:20).
Mit einer Pasteurpipette wird ein Tropfen Kochsalzlösung und Serum auf das Glas aufgetragen. Dann wird jedem Tropfen in einer Öse eine kleine Menge Mikroben zugesetzt und gründlich gemischt, bis eine homogene Suspension entsteht. Nach einigen Minuten zeigt sich bei positiver Reaktion eine merkliche Ansammlung von Mikroben (Körnigkeit) im Serumtropfen, während im Kontrolltropfen eine gleichmäßige Trübung verbleibt.
Die ungefähre Agglutinationsreaktion wird am häufigsten verwendet, um die aus dem Testmaterial isolierten Mikrobenarten zu bestimmen. Das erhaltene Ergebnis ermöglicht es uns, die Diagnose der Krankheit ungefähr zu beschleunigen. Wenn die Reaktion mit bloßem Auge schwer zu erkennen ist, kann sie unter einem Mikroskop beobachtet werden. In diesem Fall spricht man von Mikroagglutination.
Die ungefähre Agglutinationsreaktion, die mit einem Blutstropfen des Patienten und einem bekannten Antigen durchgeführt wird, wird als Blutstropfen bezeichnet.
Indirekte oder passive Hämagglutinationsreaktion (IPHA)
Diese Reaktion ist hinsichtlich der Empfindlichkeit gegenüber der Agglutinationsreaktion überlegen und wird zur Diagnose von Infektionen verwendet, die durch Bakterien, Rickettsien, Protozoen und andere Mikroorganismen verursacht werden.
Mit RPGA können Sie eine geringe Konzentration an Antikörpern nachweisen.
Bei dieser Reaktion handelt es sich um gebräunte Schaf-Erythrozyten oder menschliche Erythrozyten mit Blutgruppe I, die mit Antigenen oder Antikörpern sensibilisiert sind.
Werden im Testserum Antikörper nachgewiesen, werden mit Antigenen sensibilisierte rote Blutkörperchen eingesetzt (Erythrozytendiagnostik).
In einigen Fällen, wenn es notwendig ist, verschiedene Antigene im Testmaterial zu bestimmen, werden mit Immunglobulinen sensibilisierte Erythrozyten verwendet.
Die Ergebnisse der RPGA werden durch die Beschaffenheit des Erythrozytensediments berücksichtigt.
Das Ergebnis einer Reaktion gilt als positiv, wenn rote Blutkörperchen den gesamten Boden des Reagenzglases gleichmäßig bedecken (ein umgekehrter Regenschirm).
Bei einer negativen Reaktion befinden sich rote Blutkörperchen in Form einer kleinen Scheibe (Knopf) in der Mitte des Bodens des Reagenzglases.
Fällungsreaktion (RP)
Im Gegensatz zur Agglutinationsreaktion handelt es sich bei dem Antigen für die Fällungsreaktion (Precipitinogen) um lösliche Verbindungen, deren Größe sich der Größe von Molekülen annähert.
Dies können Proteine, Proteinkomplexe mit Lipiden und Kohlenhydraten, mikrobielle Extrakte, verschiedene Lysate oder Filtrate mikrobieller Kulturen sein.
Antikörper, die die präzipitierende Eigenschaft des Immunserums bewirken, werden als Präzipitine bezeichnet, und das Reaktionsprodukt in Form eines Niederschlags wird als Präzipitat bezeichnet.
Fällungsseren werden durch künstliche Immunisierung eines Tieres mit lebenden oder abgetöteten Mikroben sowie einer Vielzahl von Lysaten und Extrakten mikrobieller Zellen gewonnen.
Durch künstliche Immunisierung ist es möglich, präzipitierende Seren gegen jedes fremde Protein pflanzlichen und tierischen Ursprungs sowie gegen Haptene zu erhalten, wenn ein Tier mit einem vollwertigen Antigen, das dieses Hapten enthält, immunisiert wird.
Der Mechanismus der Fällungsreaktion ähnelt dem Mechanismus der Agglutinationsreaktion. Die Wirkung präzipitierender Seren auf das Antigen ähnelt der Wirkung agglutinierender Seren. In beiden Fällen kommt es unter dem Einfluss von Immunserum und Elektrolyten zu einer Vergrößerung der in der Flüssigkeit suspendierten Antigenpartikel (Abnahme des Dispersionsgrades). Für die Agglutinationsreaktion wird das Antigen jedoch in Form einer homogenen trüben mikrobiellen Suspension (Suspension) und für die Fällungsreaktion in Form einer transparenten kolloidalen Lösung eingenommen.
Die Fällungsreaktion ist hochempfindlich und ermöglicht den Nachweis vernachlässigbarer Antigenmengen.
Die Fällungsreaktion wird in der Laborpraxis zur Diagnose von Pest, Tularämie, Milzbrand, Meningitis und anderen Krankheiten sowie bei gerichtsmedizinischen Untersuchungen eingesetzt.
In der Hygienepraxis wird diese Reaktion genutzt, um die Fälschung von Lebensmitteln festzustellen.
Die Fällungsreaktion kann nicht nur in Reagenzgläsern, sondern auch in einem Gel durchgeführt werden, und für feine immunologische Untersuchungen des Antigens wird die Methode der Immunphorese verwendet.
Die Agar-Gel-Fällungsreaktion oder die Methode der diffusen Fällung ermöglicht eine detaillierte Untersuchung der Zusammensetzung komplexer wasserlöslicher Antigenmischungen. Zur Durchführung der Reaktion wird ein Gel (halbflüssiger oder dichterer Agar) verwendet. Jede Komponente, aus der das Antigen besteht, diffundiert mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zum entsprechenden Antikörper. Daher befinden sich Komplexe aus verschiedenen Antigenen und entsprechenden Antikörpern in verschiedenen Bereichen des Gels und bilden dort Niederschlagslinien. Jede Linie entspricht nur einem Antigen-Antikörper-Komplex. Die Fällungsreaktion wird üblicherweise bei Raumtemperatur durchgeführt.
Die Methode der Immunophorese hat sich bei der Untersuchung der Antigenstruktur mikrobieller Zellen weit verbreitet.
Der Antigenkomplex wird in eine Vertiefung in der Mitte eines auf die Platte gegossenen Agarfelds gegeben. Durch das Agar-Gel wird ein elektrischer Strom geleitet. Die verschiedenen im Komplex enthaltenen Antigene bewegen sich aufgrund ihrer elektrophoretischen Beweglichkeit durch die Einwirkung des Stroms. Nach Abschluss der Elektrophorese wird spezifisches Immunserum in einen Graben am Rand der Platte gegeben und in eine feuchte Kammer gestellt. An den Stellen, an denen der Antigen-Antikörper-Komplex gebildet wird, erscheinen Niederschlagslinien.
Exotoxin-Neutralisierungsreaktion mit Antitoxin (RN)
Die Reaktion basiert auf der Fähigkeit des antitoxischen Serums, die Wirkung des Exotoxins zu neutralisieren. Es wird zur Titration antitoxischer Seren und zur Bestimmung von Exotoxinen verwendet.
Bei der Titration des Serums wird verschiedenen Verdünnungen des antitoxischen Serums eine bestimmte Dosis des entsprechenden Toxins zugesetzt. Wenn das Antigen vollständig neutralisiert ist und keine unverbrauchten Antikörper vorhanden sind, kommt es zu einer ersten Ausflockung.
Die Flockungsreaktion kann nicht nur zur Titration von Serum (z. B. Diphtherie), sondern auch zur Titration von Toxin und Toxoid eingesetzt werden.
Die Reaktion der Toxinneutralisierung mit Antitoxin ist als Methode zur Bestimmung der Aktivität antitoxischer therapeutischer Seren von großer praktischer Bedeutung. Das Antigen in dieser Reaktion ist ein echtes Exotoxin.
Die Stärke des antitoxischen Serums wird durch herkömmliche AE-Einheiten bestimmt.
1 AE antitoxisches Diphtherie-Serum ist die Menge, die 100 DLM Diphtherie-Exotoxin neutralisiert. 1 AE Botulinumserum ist die Menge, die 1000 DLM Botulinumtoxin neutralisiert.
Die Neutralisationsreaktion zur Bestimmung der Spezies oder Art des Exotoxins (zur Diagnose von Tetanus, Botulismus, Diphtherie usw.) kann in vitro (nach Ramon) und bei der Bestimmung der Toxigenität mikrobieller Zellen – in einem Gel ( nach Ouchterlony).
Lysereaktion (RL)
Eine der schützenden Eigenschaften des Immunserums ist seine Fähigkeit, in den Körper eindringende Mikroben oder Zellelemente aufzulösen.
Spezifische Antikörper, die eine Zellauflösung (Lyse) bewirken, werden Lysine genannt. Abhängig von der Art des Antigens kann es sich um Bakteriolysine, Cytolysine, Spirochetolysine, Hämolysine usw. handeln.
Lysine entfalten ihre Wirkung nur in Gegenwart eines zusätzlichen Faktors – Komplement.
Komplement als Faktor der unspezifischen humoralen Immunität kommt in fast allen Körperflüssigkeiten vor, mit Ausnahme der Liquor cerebrospinalis und der Flüssigkeit der vorderen Augenkammer. Im menschlichen Blutserum ist ein relativ hoher und konstanter Komplementgehalt zu verzeichnen, im Blutserum von Meerschweinchen ist ein großer Teil davon zu finden. Bei anderen Säugetieren ist der Komplementgehalt im Blutserum anders.
Komplement ist ein komplexes System von Molkenproteinen. Es ist instabil und kollabiert bei 55 Grad für 30 Minuten. Bei Raumtemperatur wird das Komplement innerhalb von zwei Stunden zerstört. Sehr empfindlich gegenüber längerem Schütteln, Säuren und ultravioletten Strahlen. Komplement wird jedoch in getrocknetem Zustand bei niedrigen Temperaturen über einen längeren Zeitraum (bis zu sechs Monate) gelagert.
Komplement fördert die Lyse mikrobieller Zellen und roter Blutkörperchen.
Man unterscheidet zwischen den Reaktionen der Bakteriolyse und der Hämolyse.
Der Kern der Bakteriolysereaktion besteht darin, dass es zu einer mikrobiellen Lyse kommt, wenn sich ein spezifisches Immunserum mit seinen entsprechenden homologen lebenden Mikrobenzellen in Gegenwart von Komplement verbindet.
Die Hämolysereaktion besteht darin, dass, wenn Erythrozyten in Gegenwart von Komplement einem spezifischen Serum ausgesetzt werden, das gegen sie immun ist (hämolytisch), die Auflösung von Erythrozyten beobachtet wird, d. h. Hämolyse.
Die Hämolysereaktion in der Laborpraxis dient zur Bestimmung des Komplementbereichs sowie zur Berücksichtigung der Ergebnisse der diagnostischen Komplementfixierungsreaktionen Bordet-Giangu und Wassermann.
Der Komplementtiter ist die kleinste Menge, die in einem hämolytischen System in einem Volumen von 2,5 ml innerhalb von 30 Minuten die Lyse roter Blutkörperchen bewirkt. Die Lysereaktion findet wie alle serologischen Reaktionen in Gegenwart eines Elektrolyten statt.
Komplementfixierungsreaktion (CFR)
Diese Reaktion wird in Labortests verwendet, um Antikörper im Blutserum für verschiedene Infektionen nachzuweisen und den Erreger anhand seiner Antigenstruktur zu identifizieren.
Die Komplementfixierungsreaktion ist eine komplexe serologische Reaktion und hoch empfindlich und spezifisch.
Ein Merkmal dieser Reaktion besteht darin, dass die Veränderung des Antigens während seiner Wechselwirkung mit spezifischen Antikörpern nur in Gegenwart von Komplement erfolgt. Komplement wird nur am Antikörper-Antigen-Komplex adsorbiert. Der Antikörper-Antigen-Komplex entsteht nur, wenn eine Affinität zwischen dem Antigen und dem Antikörper im Serum besteht.
Die Adsorption von Komplement an den Antigen-Antikörper-Komplex kann je nach seinen Eigenschaften unterschiedliche Auswirkungen auf das Schicksal des Antigens haben.
Einige der Antigene unterliegen unter diesen Bedingungen starken morphologischen Veränderungen, einschließlich Auflösung (Hämolyse, Isaev-Pfeiffer-Phänomen, zytolytischer Effekt). Andere verändern die Bewegungsgeschwindigkeit (Treponem-Immobilisierung). Wieder andere sterben ohne plötzliche destruktive Veränderungen (bakterizide oder zytotoxische Wirkung). Schließlich geht die Adsorption von Komplement möglicherweise nicht mit leicht beobachtbaren Veränderungen des Antigens einher (Bordet-Zhangou-, Wasserman-Reaktionen).
Gemäß dem RSC-Mechanismus erfolgt es in zwei Phasen:
a) Die erste Phase ist die Bildung des Antigen-Antikörper-Komplexes und die Adsorption des Komplements an diesen Komplex. Das Ergebnis der Phase ist optisch nicht sichtbar.
b) Die zweite Phase ist eine Veränderung des Antigens unter dem Einfluss spezifischer Antikörper in Gegenwart von Komplement. Das Ergebnis der Phase kann visuell sichtbar sein oder nicht.
Für den Fall, dass Veränderungen im Antigen für die visuelle Beobachtung unzugänglich bleiben, ist es notwendig, ein zweites System zu verwenden, das als Indikator fungiert und es ermöglicht, den Komplementzustand zu beurteilen und Rückschlüsse auf das Ergebnis der Reaktion zu ziehen.
Dieses Indikatorsystem wird durch Komponenten der Hämolysereaktion repräsentiert, zu der Schaferythrozyten und hämolytisches Serum gehören, das spezifische Antikörper gegen Erythrozyten (Hämolysine), jedoch kein Komplement enthält. Dieses Indikatorsystem wird eine Stunde nach Platzierung des Haupt-RSC in die Reagenzgläser gegeben.
Wenn die Komplementfixierungsreaktion positiv ist, wird ein Antikörper-Antigen-Komplex gebildet, der Komplement an sich selbst adsorbiert. Da Komplement in der Menge verwendet wird, die nur für eine Reaktion erforderlich ist, und eine Lyse von Erythrozyten nur in Gegenwart von Komplement erfolgen kann, erfolgt bei Adsorption an den Antigen-Antikörper-Komplex keine Lyse von Erythrozyten im hämolytischen (Indikator-)System geschehen. Wenn die Komplementfixierungsreaktion negativ ist, wird der Antigen-Antikörper-Komplex nicht gebildet, das Komplement bleibt frei und bei Zugabe eines hämolytischen Systems kommt es zur Erythrozytenlyse.
Hämagglutinationsreaktion (HRA)
In der Laborpraxis werden zwei Hämagglutinationsreaktionen verwendet, die sich in ihrem Wirkmechanismus unterscheiden.
In einem Fall wird die Hämagglutinationsreaktion als serologisch eingestuft. Bei dieser Reaktion verklumpen rote Blutkörperchen, wenn sie mit entsprechenden Antikörpern (Hämagglutininen) interagieren. Die Reaktion wird häufig zur Bestimmung der Blutgruppe verwendet.
In einem anderen Fall ist die Hämagglutinationsreaktion nicht serologisch.
Dabei wird die Verklebung der roten Blutkörperchen nicht durch Antikörper, sondern durch spezielle, von Viren gebildete Stoffe (Hämagglutinine) verursacht. Beispielsweise verklumpt das Influenzavirus die roten Blutkörperchen von Hühnern, und das Poliovirus verklumpt die roten Blutkörperchen von Affen. Diese Reaktion ermöglicht es, das Vorhandensein eines bestimmten Virus im untersuchten Material zu beurteilen.
Die Ergebnisse der Reaktion werden durch die Lage der roten Blutkörperchen berücksichtigt. Bei einem positiven Ergebnis sind die roten Blutkörperchen locker angeordnet und bedecken den Boden des Röhrchens in Form eines „umgekehrten Regenschirms“. Bei einem negativen Ergebnis setzen sich die roten Blutkörperchen als kompakter Bodensatz („Knopf“) am Boden des Röhrchens ab.
Hämagglutinationshemmungsreaktion (HAI)
Hierbei handelt es sich um eine serologische Reaktion, bei der spezifische antivirale Antikörper, die mit dem Virus (Antigen) interagieren, es neutralisieren und ihm die Fähigkeit nehmen, rote Blutkörperchen zu agglutinieren, d. h. hemmen die Hämagglutinationsreaktion.
Die hohe Spezifität der Agglutinationshemmreaktion ermöglicht die Bestimmung der Art und Art von Viren oder die Identifizierung spezifischer Antikörper im Testserum.
Immunfluoreszenzreaktion (RIF)
Die Reaktion basiert auf der Tatsache, dass Immunseren, an die Fluorochrome chemisch gebunden sind, bei Wechselwirkung mit den entsprechenden Antigenen einen spezifischen Leuchtkomplex bilden, der im Fluoreszenzmikroskop sichtbar ist. Mit Fluorochromen behandelte Seren werden als lumineszierend bezeichnet.
Die Methode ist hochempfindlich, einfach und erfordert keine Isolierung einer Reinkultur, weil Mikroorganismen werden direkt im Untersuchungsmaterial nachgewiesen. Das Ergebnis kann 30 Minuten nach dem Auftragen des Lumineszenzserums auf das Präparat erzielt werden.
Die Immunfluoreszenzreaktion wird zur schnellen Diagnose vieler Infektionen eingesetzt.
In der Laborpraxis werden zwei Arten von Immunfluoreszenzreaktionen verwendet: direkte und indirekte.
Bei der direkten Methode wird das Antigen sofort mit immunfluoreszierendem Serum behandelt.
Die indirekte Methode der Immunfluoreszenz besteht darin, dass das Medikament zunächst mit gewöhnlichem (nicht fluoreszierendem) immundiagnostischem Serum behandelt wird, das für das gewünschte Antigen spezifisch ist. Wenn das Präparat ein Antigen enthält, das für ein bestimmtes diagnostisches Serum spezifisch ist, entsteht ein „Antigen-Antikörper“-Komplex, der nicht sichtbar ist. Wird dieses Präparat zusätzlich mit lumineszierendem Serum behandelt, das spezifische Antikörper gegen Serumglobuline im „Antigen-Antikörper“-Komplex enthält, kommt es zur Adsorption lumineszierender Antikörper an die Globuline des diagnostischen Serums und in der Folge zu den lumineszierenden Konturen des Mikroben Zelle kann im Lumineszenzmikroskop gesehen werden.
Immobilisierungsreaktion (RI)
Die Fähigkeit des Immunserums, bewegliche Mikroorganismen zu immobilisieren, ist mit spezifischen Antikörpern verbunden, die ihre Wirkung in Gegenwart von Komplement entfalten. Immobilisierende Antikörper wurden bei Syphilis, Cholera und einigen anderen Infektionskrankheiten gefunden.
Dies diente als Grundlage für die Entwicklung des Treponema-Immobilisierungstests, der in seiner Sensitivität und Spezifität anderen serologischen Tests zur Labordiagnostik der Syphilis überlegen ist.
Virusneutralisationsreaktion (VRN)
Antikörper, die die infektiösen Eigenschaften des Virus neutralisieren können, finden sich im Blutserum von Menschen, die geimpft wurden oder eine Viruserkrankung hatten. Der Nachweis dieser Antikörper erfolgt durch Mischen von Serum mit dem entsprechenden Virus und anschließendes Einbringen dieser Mischung in den Körper empfänglicher Labortiere oder durch Infektion einer Zellkultur. Basierend auf dem Überleben der Tiere oder dem Fehlen der zytopathischen Wirkung des Virus wird die neutralisierende Fähigkeit von Antikörpern beurteilt.
Diese Reaktion wird in der Virologie häufig verwendet, um die Art oder Art des Virus und den Titer neutralisierender Antikörper zu bestimmen.
Zu den modernen Methoden zur Diagnose von Infektionskrankheiten gehören die Immunfluoreszenzmethode zum Nachweis von Antigenen und Antikörpern, die Radioimmunenzym-Immunoassay-Methode, die Immunblotting-Methode, der Nachweis von Antigenen und Antikörpern mithilfe monoklonaler Antikörper, die Methode zum Nachweis von Antigenen mithilfe der Polymerase-Kettenreaktion (PCR – Diagnostik) usw.
Antigene von Mikroorganismen
Jeder Mikroorganismus, egal wie primitiv er ist, enthält mehrere Antigene. Je komplexer seine Struktur ist, desto mehr Antigene sind in seiner Zusammensetzung enthalten.
Bei verschiedenen Mikroorganismen, die derselben systematischen Kategorie angehören, werden gruppenspezifische Antigene – sie kommen bei verschiedenen Arten derselben Gattung oder Familie vor, artspezifisch – bei verschiedenen Vertretern derselben Art – und typspezifische (Varianten-)Antigene unterschieden - in verschiedenen Varianten innerhalb desselben Typs. Letztere werden in serologische Varianten, sogenannte Serovare, unterteilt. Unter den bakteriellen Antigenen gibt es H, O, K usw.
Flagellen-H-Antigene. Wie der Name schon sagt, sind diese Antigene Teil bakterieller Flagellen. Das H-Antgen ist ein Flagellin-Protein. Es wird beim Erhitzen zerstört und behält nach der Behandlung mit Phenol seine antigenen Eigenschaften.
Somatisches O-Antigen. Früher glaubte man, dass das O-Antigen im Inhalt der Zelle, ihrem Soma, enthalten sei, und wurde daher als somatisches Antigen bezeichnet. Später wurde festgestellt, dass dieses Antigen mit der Bakterienzellwand assoziiert ist.
Das O-Antigen gramnegativer Bakterien ist mit LPS der Zellwand verbunden. Die bestimmenden Gruppen dieses zusammenhängenden komplexen Antigens sind die terminalen Wiederholungseinheiten der Polysaccharidketten, die mit seinem Hauptteil verbunden sind. Die Zusammensetzung der Zucker in den Determinantengruppen sowie deren Anzahl variieren zwischen verschiedenen Bakterien. Am häufigsten enthalten sie Hexosen (Galactose, Glucose, Rhamnose usw.) und Aminozucker (M-Acetylglucosamin). O-Antigen ist thermisch stabil: Es bleibt beim Kochen für 1–2 Stunden erhalten und wird nach der Behandlung mit Formaldehyd und Ethanol nicht zerstört. Bei der Immunisierung von Tieren mit lebenden Kulturen, die Flagellen enthalten, werden Antikörper gegen die O- und H-Antigene gebildet, bei der Immunisierung mit einer gekochten Kultur werden Antikörper nur gegen das O-Antgen gebildet.
K-Antigene (Kapsel). Diese Antigene wurden bei Escherichia und Salmonellen gut untersucht. Sie sind wie O-Antigene eng mit LPS der Zellwand und der Kapsel verbunden, enthalten aber im Gegensatz zu O-Antigenen hauptsächlich saure Nolysaccharide: Glucuronsäure, Galacturonsäure und andere Uronsäuren. Aufgrund ihrer Temperaturempfindlichkeit werden K-Antigene in A-, B- und L-Antigene unterteilt. Am thermostabilsten sind A-Antigene, die einem Kochen von mehr als 2 Stunden standhalten. B-Antigene können einer Erhitzung auf eine Temperatur von 60 °C eine Stunde lang standhalten und L-Antigene werden zerstört, wenn sie auf 60 °C erhitzt werden.
K-Antigene sind oberflächlicher lokalisiert als O-Antigene und maskieren letztere häufig. Um O-Antigene zu identifizieren, ist es daher notwendig, zunächst K-Antigene zu zerstören, was durch Kochen der Kulturen erreicht wird. Zu den Kapselantigenen gehört das sogenannte Vi-Antigen. Es kommt in Typhus und einigen anderen hochvirulenten Enterobakterien vor und wird daher Virulenzantigen genannt.
Bei Pneumokokken, Klebsiella und anderen Bakterien, die eine ausgeprägte Kapsel bilden, wurden Kapselantigene mit Polysaccharidcharakter identifiziert. Im Gegensatz zu gruppenspezifischen O-Antigenen charakterisieren sie häufig die antigenen Eigenschaften bestimmter Stämme (Varianten) einer bestimmten Art, die auf dieser Grundlage in Serovare unterteilt werden. Bei Milzbrandbakterien besteht das Kapselantigen aus Polypeptiden.
Antigene bakterieller Toxine. Bakterientoxine haben volle antigene Eigenschaften, wenn es sich um lösliche Verbindungen mit Proteincharakter handelt.
Von Bakterien produzierte Enzyme, einschließlich Pathogenitätsfaktoren, haben die Eigenschaften vollwertiger Antigene.
Schutzantigene. Erstmals im Exsudat des betroffenen Gewebes bei Milzbrand entdeckt. Sie verfügen über stark ausgeprägte antigene Eigenschaften und sorgen für Immunität gegen den entsprechenden Infektionserreger. Einige andere Mikroorganismen bilden ebenfalls schützende Antigene, wenn sie in den Körper des Wirts eindringen, obwohl diese Antigene nicht ihr dauerhafter Bestandteil sind.
Antigene von Viren. Jedes Virion eines Virus enthält unterschiedliche Antigene. Einige davon sind virusspezifisch. Andere Antigene umfassen Bestandteile der Wirtszelle (Lipide, Kohlenhydrate), die in ihrer Außenhülle enthalten sind. Antigene einfacher Virionen sind mit ihren Nukleokapsiden assoziiert. Ihrer chemischen Zusammensetzung nach gehören sie zu den Ribonukleoproteinen bzw. Desoxyribonukleoproteinen, die lösliche Verbindungen sind und daher als S-Antigene (Lösungslösung) bezeichnet werden. In komplexen Virionen sind einige Antigenkomponenten mit Nukleokapsiden assoziiert, andere mit Glykoproteinen der Außenhülle. Viele einfache und komplexe Virionen enthalten spezielle Oberflächen-V-Antigene – Hämagglutinin und das Enzym Neuraminidase. Die Antigenspezifität von Hämagglutinin variiert zwischen verschiedenen Viren. Dieses Antigen wird in der Hämagglutinationsreaktion oder ihrer Variante – der Hämadsorptionsreaktion – nachgewiesen. Ein weiteres Merkmal von Hämagglutinin manifestiert sich in der antigenen Funktion, die Bildung von Antikörpern – Antihemashpotininen – zu verursachen und mit ihnen in der Hämagglutinationshemmungsreaktion (HRI) zu interagieren.
Virale Antigene können gruppenspezifisch sein, wenn sie in verschiedenen Arten derselben Gattung oder Familie vorkommen, und typspezifisch, wenn sie einzelnen Stämmen derselben Art innewohnen. Diese Unterschiede werden bei der Identifizierung von Viren berücksichtigt.
Neben den aufgeführten Antigenen können in Viruspartikeln auch Wirtszellantigene vorhanden sein. Beispielsweise reagiert ein auf der Allantoismembran eines Hühnerembryos gezüchtetes Influenzavirus mit dem für die Allantoisflüssigkeit erhaltenen Antiserum. Das gleiche Virus, das aus der Lunge infizierter Mäuse entnommen wurde, reagiert mit Antiserum auf die Lunge dieser Tiere und reagiert nicht mit Antiserum auf Allantoisflüssigkeit.
Heterogene Antigene (Heteroantigene). Häufige Antigene, die bei Vertretern verschiedener Arten von Mikroorganismen, Tieren und Pflanzen vorkommen, werden als heterogen bezeichnet. Beispielsweise kommt das heterogene Forsman-Antigen in den Proteinstrukturen von Meerschweinchenorganen, in Schaferythrozyten und Salmonellen vor.
Antigene des menschlichen Körpers
Alle Gewebe und Zellen des menschlichen Körpers haben antigene Eigenschaften. Einige Antigene sind spezifisch für alle Säugetiere, andere artspezifisch für den Menschen und wieder andere gelten für bestimmte Gruppen; sie werden Isoantigene genannt (z. B. Blutgruppenantigene). Antigene, die nur für einen bestimmten Organismus charakteristisch sind, werden Alloantigene (griechisch allos – andere) genannt. Dazu gehören Histokompatibilitätsantigene – Produkte der Gene des Haupthistokompatibilitätskomplexes MHC (Major Histocompatibiliti Complex), der für jedes Individuum charakteristisch ist. Antigene verschiedener Individuen, die keine Unterschiede aufweisen, werden als syngen bezeichnet. Organe und Gewebe verfügen zusätzlich zu anderen Antigenen über spezifische Organ- und Gewebeantigene. Menschliches und tierisches Gewebe mit demselben Namen weisen antigenische Ähnlichkeit auf. Es gibt stadienspezifische Antigene, die in einzelnen Stadien der Gewebe- oder Zellentwicklung erscheinen und verschwinden. Jede Zelle enthält Antigene, die für die äußere Membran, das Zytoplasma, den Zellkern und andere Komponenten charakteristisch sind.
Die Antigene jedes Organismus lösen in ihm normalerweise keine immunologischen Reaktionen aus, da der Körper ihnen gegenüber tolerant ist. Unter bestimmten Bedingungen entwickeln sie jedoch Anzeichen von Fremdartigkeit und werden zu Autoantigenen. Die gegen sie auftretende Reaktion wird als Autoimmunreaktion bezeichnet.
Tumorantigene und Antitumorimmunität. Bösartige Tumorzellen sind Varianten normaler Zellen im Körper. Daher zeichnen sie sich durch Antigene dieser Gewebe aus
aus denen sie entstanden sind, sowie tumorspezifische Antigene, die einen kleinen Teil aller Zellantigene ausmachen. Während der Karzinogenese kommt es zu einer Dedifferenzierung der Zellen, sodass es zum Verlust einiger Antigene und zum Auftreten von Antigenen kommen kann, die für unreife Zellen, einschließlich embryonaler Zellen, charakteristisch sind (Fetoproteine). Tumorspezifische Antigene sind nur für eine bestimmte Tumorart und häufig für den Tumor einer bestimmten Person spezifisch. Durch Viren induzierte Tumoren können virale Antigene aufweisen, die bei allen durch ein bestimmtes Virus induzierten Tumoren gleich sind. Unter dem Einfluss von Antikörpern kann ein wachsender Tumor seine Antigenzusammensetzung verändern.
Die Labordiagnostik einer Tumorerkrankung umfasst die Identifizierung von für den Tumor charakteristischen Antigenen im Blutserum. Zu diesem Zweck bereitet die medizinische Industrie derzeit Diagnosekits vor, die alle notwendigen Inhaltsstoffe zum Nachweis von Antigenen mittels Enzymimmunoassay, Radioimmunoassay und Immunlumineszenzanalyse enthalten.
Die Widerstandsfähigkeit des Körpers gegen Tumorwachstum wird durch die Wirkung natürlicher Killerzellen gewährleistet, die 15 % aller Lymphozyten ausmachen, die ständig im Blut und in allen Geweben des Körpers zirkulieren. Natürliche Killerzellen (NK) haben die Fähigkeit, alle Zellen, die Anzeichen von Fremdheit aufweisen, einschließlich Tumorzellen, von normalen Körperzellen zu unterscheiden und fremde Zellen zu zerstören. In Stresssituationen, Krankheiten, immunsuppressiven Einflüssen und einigen anderen Situationen nimmt die Anzahl und Aktivität von NK ab und dies ist einer der Gründe für den Beginn des Tumorwachstums. Während der Entwicklung eines Tumors lösen seine Antigene eine immunologische Reaktion aus, die jedoch meist nicht ausreicht, um das Tumorwachstum zu stoppen. Die Gründe für dieses Phänomen sind zahlreich und nicht vollständig verstanden. Diese beinhalten:
geringe Immunogenität von Tumorantigenen aufgrund ihrer Nähe zu normalen Antigenen des Körpers, gegenüber denen der Körper tolerant ist;
Entwicklung von Toleranz statt positiver Reaktion;
Entwicklung einer Immunantwort vom humoralen Typ, wobei nur zelluläre Mechanismen den Tumor unterdrücken können;
immunsuppressive Faktoren, die von einem bösartigen Tumor produziert werden.
Chemotherapie und Strahlentherapie von Tumoren sowie Stresssituationen bei chirurgischen Eingriffen können weitere Faktoren sein, die die körpereigene Immunabwehr schwächen. Zu den Maßnahmen zur Erhöhung der Antitumorresistenz gehören die Verwendung von immunstimulierenden Mitteln, Zytokinpräparaten und die Stimulation der Immunozyten des Patienten in vitro mit Rückführung in den Blutkreislauf des Patienten.
Isoantigene. Dabei handelt es sich um Antigene, durch die sich Individuen oder Individuengruppen derselben Art voneinander unterscheiden.
Mehrere Dutzend Arten von Isoantigenen wurden in Erythrozyten, Leukozyten, Blutplättchen sowie im menschlichen Blutplasma entdeckt.
Genetisch verwandte Isoantigene werden in Gruppen zusammengefasst, die als LBO-System, Rhesus usw. bezeichnet werden. Die Einteilung von Menschen in Gruppen nach dem ABO-System basiert auf dem Vorhandensein oder Fehlen von Antigenen auf roten Blutkörperchen, die mit A und B bezeichnet werden Dabei werden alle Menschen in 4 Gruppen eingeteilt. Gruppe I (0) – keine Antigene, Gruppe II (A) – Erythrozyten enthalten Antigen A, Gruppe
III (B) – Erythrozyten haben Antigen B, Gruppe IV (AB) – Erythrozyten haben beide Antigene. Da es in der Umwelt Mikroorganismen gibt, die die gleichen Antigene haben (sie werden als kreuzreagierend bezeichnet), hat eine Person Antikörper gegen diese Antigene, jedoch nur gegen diejenigen, die sie nicht hat. Der Körper ist tolerant gegenüber seinen eigenen Antigenen. Folglich enthält das Blut von Personen der Gruppe I Antikörper gegen die Antigene A und B, das Blut von Personen der Gruppe II enthält Anti-B, das Blut von Personen der Gruppe III enthält Anti-A und das Blut von Personen der Gruppe II enthält Anti-A.
Antikörper der Gruppe IV gegen A und Vantigene sind nicht enthalten. Wenn einem Empfänger Blut oder rote Blutkörperchen transfundiert werden, dessen Blut Antikörper gegen das entsprechende Antigen enthält, kommt es in den Gefäßen zu einer Agglutination der transfundierten inkompatiblen roten Blutkörperchen, was zu einem Schock und zum Tod des Empfängers führen kann. Dementsprechend werden Personen der Gruppe I (0) als Universalspender und Personen der Gruppe IV (AB) als Universalempfänger bezeichnet. Zusätzlich zu den Antigenen A und B können menschliche Erythrozyten auch andere Isoantigene (M, M2, N, N2) usw. aufweisen. Es gibt keine Isoantikörper gegen diese Antigene und daher wird ihr Vorhandensein bei Bluttransfusionen nicht berücksichtigt.
Antigene des Haupthistokompatibilitätskomplexes. Zusätzlich zu den Antigenen, die allen Menschen gemeinsam sind, und den Gruppenantigenen verfügt jeder Organismus über einen einzigartigen Satz von Antigenen, die für ihn einzigartig sind. Diese Antigene werden von einer Gruppe von Genen kodiert, die sich auf dem menschlichen Chromosom 6 befinden. Sie werden als Antigene des Haupthistokompatibilitätskomplexes und als MHC-Antigene (Haupthistokompatibilitätskomplex) bezeichnet. Humane MHC-Antigene wurden erstmals auf Leukozyten entdeckt und tragen daher einen anderen Namen: HLA (Humane Leukozytenantigene). MHC-Antigene gehören zu den Glykoproteinen und sind auf den Membranen der Körperzellen enthalten, bestimmen deren individuelle Eigenschaften und lösen Transplantationsreaktionen aus, für die sie einen dritten Namen erhielten – Transplantationsantigene. Darüber hinaus spielen MHC-Antigene eine entscheidende Rolle bei der Auslösung einer Immunantwort auf jedes Antigen.
MHC-Gene kodieren für drei Klassen von Proteinen, von denen zwei in direktem Zusammenhang mit der Funktion des Immunsystems stehen und im Folgenden erläutert werden. Zu den Proteinen der Klasse III gehören Komplementkomponenten, TNF-Zytokine und Hitzeschockproteine.
Proteine der Klasse I kommen auf der Oberfläche fast aller Körperzellen vor. Sie bestehen aus zwei Polypeptidketten: Die schwere Kette ist nichtkovalent mit der zweiten Kette verbunden. Die schwere Kette existiert in drei Varianten, die die Einteilung der Klassenantigene in die drei serologischen Gruppen A, B und C bestimmt. Die schwere Kette bestimmt den Kontakt der gesamten Struktur mit der Zellmembran und deren Aktivität. Die Kette ist ein Mikroglobulin, das für alle Gruppen gleich ist. Jedes Klasse-I-Antigen wird durch einen lateinischen Buchstaben und die Seriennummer dieses Antigens gekennzeichnet.
Antigene der Klasse I gewährleisten die Präsentation von Antigenen gegenüber zytotoxischen CO8+-Lymphozyten, und die Erkennung dieses Antigens durch Antigen-präsentierende Zellen eines anderen Organismus während der Transplantation führt zur Entwicklung einer Transplantationsimmunität.
MHC-Klasse-II-Antigene befinden sich überwiegend auf Antigen-präsentierenden Zellen – dendritischen Zellen, Makrophagen und B-Lymphozyten. Auf Makrophagen und Blymphozyten nimmt ihre Expression nach Zellaktivierung stark zu. Antigene der Klasse II werden in 5 Gruppen eingeteilt, von denen jede 3 bis 20 Antigene enthält. Im Gegensatz zu Klasse-I-Antigenen, die in serologischen Tests mithilfe von Seren nachgewiesen werden, die Antikörper gegen sie enthalten, lassen sich Klasse-II-Antigene am besten in Zelltests nachweisen – Zellaktivierung durch Cokultivierung der Testzellen mit Standard-Lymphozyten.
