Паразитарные антигены и антигенная изменчивость

Паразитарные антигены — это молекулы, которые распознаются иммунной системой хозяина во время паразитарной инфекции, а антигенная изменчивость — это стратегия, с помощью которой многие паразиты систематически изменяют эти молекулы, чтобы опережать иммунный ответ. Антигенная изменчивость является одной из наиболее важных причин сохранения и рецидивирования паразитарных инфекций, а также того, почему разработка вакцин против таких паразитов, как малярийный плазмодий и африканские трипаносомы, оказалась столь сложной задачей.

Definition

Антигенная изменчивость — это процесс, посредством которого паразит систематически изменяет антигены, которые он экспонирует иммунной системе хозяина, обычно путем переключения экспрессии между репертуаром генов поверхностных антигенов, так что иммунные ответы, выработанные против более ранних вариантов, больше не распознают паразита.

Scope

Эта тема охватывает природу паразитарных антигенов, особенно вариабельных поверхностных антигенов, а также генетические и молекулярные механизмы, с помощью которых простейшие паразиты переключаются между ними, чтобы избежать ответа антител. Она проводит сравнения с другими патогенами, использующими аналогичные стратегии, и рассматривает антигенную изменчивость как справочную концепцию в паразитарной иммунологии, а не как клиническое руководство.

Core questions

• Какие молекулы выступают в качестве основных антигенов, распознаваемых во время паразитарной инфекции?
• Как паразиты переключаются между вариабельными поверхностными антигенами?
• Почему антигенная изменчивость позволяет хроническим и рецидивирующим инфекциям сохраняться?
• Как антигенная изменчивость усложняет разработку вакцин?

Key concepts

• Поверхностные антигены паразитов
• Вариабельные поверхностные антигены
• Вариабельный поверхностный гликопротеин (VSG) трипаносом
• PfEMP1 и переключение var-генов у Plasmodium falciparum
• Репертуары генов и взаимоисключающая экспрессия
• Последовательные волны паразитемии
• Антигенное разнообразие и ускользание от вакцины

Mechanisms

Многие паразиты несут большие семейства генов, кодирующих вариабельные поверхностные антигены, и экспрессируют только один (или несколько) одновременно, переключаясь между ними таким образом, что антитела, эффективные против одного варианта, оказываются неэффективными против следующего. Африканские трипаносомы изменяют свой гликопротеиновый покров (VSG), а Plasmodium falciparum переключает экспрессию между var-генами, кодирующими поверхностный белок PfEMP1, продуцируя последовательные антигенные формы во время инфекции (Deitsch, 2009; Crompton, 2014). Эти переключения возникают в основном за счет эпигенетического, взаимоисключающего контроля экспрессии генов и механизмов генной конверсии, и сопоставимые стратегии используются некоторыми бактериальными, грибковыми и другими простейшими патогенами, что указывает на конвергентные решения проблемы антитело-опосредованного иммунитета (Deitsch, 2009). Антигенная изменчивость взаимодействует с более широкими механизмами уклонения от иммунного ответа и иммуномодуляции, способствуя персистенции инфекции (Maizels, 2003).

Clinical relevance

Антигенная изменчивость объясняет повторяющиеся волны паразитемии при трипаносомозе, трудность приобретения стерилизующего иммунитета к малярии и является центральным препятствием для создания вакцин против антигенно изменчивых паразитов. Данная статья описывает эти механизмы для справки и образования и не является основанием для диагностики или лечения отдельных лиц.

History

Молекулярная основа антигенной изменчивости была впервые изучена у африканских трипаносом, где было показано, что переключение VSG-покрытия вызывает последовательные волны паразитемии. Более поздние работы по var-генам Plasmodium falciparum и PfEMP1 расширили эту концепцию на малярию, а сравнительный анализ показал, что различные патогены сходятся на аналогичных стратегиях антигенной изменчивости (Deitsch, 2009; Crompton, 2014).

Debates

Антигенное разнообразие как барьер для вакцин против паразитов

Поскольку антигенно изменчивые паразиты представляют собой движущуюся и разнообразную мишень, обсуждается, должны ли защитные вакцины быть нацелены на консервативные антигены или инвариантные стадии, а не на вариабельные поверхностные антигены, которые доминируют в естественных иммунных ответах.

Key figures

• Kirk Deitsch
• Peter Crompton
• Rick Maizels

Seminal works

• deitsch-2009
• crompton-2014

Frequently asked questions

Что такое антигенная изменчивость у паразитов?

Это способность паразита изменять поверхностные антигены, на которые нацелена иммунная система, переключаясь между множеством вариабельных генов, так что антитела, выработанные против одной формы, больше не распознают паразита, что позволяет ему персистировать.

Почему антигенная изменчивость затрудняет излечение малярии и сонной болезни с помощью иммунитета?

Паразиты, такие как Plasmodium falciparum и африканские трипаносомы, постоянно меняют свои поверхностные антигены, продуцируя последовательные волны инфекции, которые опережают ответ антител, что также является основной причиной трудностей в разработке эффективных вакцин.