Антигенное разнообразие многочисленных видов сальмонелл обуслов лено структурными различиями липополисахаридного (ЛПС) компонента наружной мембраны [74]. Молекулы ЛПС служат основной мишенью, на которую направлены антитела, вырабатываемые против этих бактерий. Поли-сахаридная часть ЛПС несет антигенную детерминанту, а липидная часть отвечает за действие ЛПС как эндотоксина. По химическому строению молекулу ЛПС можно подразделить на три участка (рис. 23.14). Район I содержит О-полисахарид, обладающий специфическими антигенными свойствами. Этот О-полисахарид обычно построен из повторяющихся олигосахаридвых блоков, очень различных у разных штаммов. Район II представляет собой общий олиго-сахарид (так называемый «кор»), сходный у многих различных штаммов. Мутанты, не способные синтезировать данный олигосахарид или сшивать его с полисахаридом района I, характеризуются «шероховатой» морфологией колоний и отсутствием О-антигена (R-мутанты — от англ. rough шероховатый). Район III содержит липидную часть ЛПС, называемую липидом А, который имеется у всех сальмонелл и служит для прикрепления ЛПС к наружной мембране. В ранних работах по иммунологической классификации О-антигенов была обнаружена значительная перекрестная реактивность (иммунологический перекрест) между различными штаммами сальмонелл. Это выяснилось в опытах по агглютинации бактерий одного штамма с помощью антисыворотки, полученной против бактерий другого штамма. На основе полученных данных каждой детерминанте, по которой имел место иммунологический перекрест, присваивался номер, а каждый штамм характеризовался набором О-ан-тигенных детерминант, в совокупности называемым серотипом штамма. Все штаммы были разбиты на группы в зависимости от наличия в серотипе какой-либо из сильных О-детерминант. Например, штаммы группы А имеют детерминанту 2, а штаммы группы В — детерминанту 4 (табл. 23.2). Кроме того, у каждого штамма есть дополнительные О-детерминанты, с помощью которых его можно отличить от соседей по группе. Например, у бактерийSalmonella paratyphi наряду с детерминантой 2 имеются детерминанты 1 и 12. С проблемой иммунологического перекреста, обусловленного частичным пе-рекрыванием наборов антигенных детерминант, приходится все время стал-киваться при изучении сложных систем антиген—антитело. Ситуацию можноупростить, если иметь моноспецифические антитела к индивидуальным анти-генным детерминантам. С этой целью либо из антисыворотки путем адсорбции удаляют постоянные антитела, либо отбирают для работы перекрестно реа-гирующие штаммы, у которых имеется лишь одна детерминанта, общая со штаммом, использованным для иммунизации. Реакция каждой детерминанты со специфичным к ней антителом может рассматриваться как автономная система антиген—антитело. Поэтому антисыворотку против бактерий S. typhi, содержащую антитела анти-9 и анти-12 (см. табл. 23.2), можно истощить спо-мощью S. paratyphi А, удалив, таким образом, анти-12 и получив в резуль-тате реагент, специфичный к антигену 9 (табл. 23.2, В). С другой стороны, неистощенную антисыворотку можно использовать для изучения взаимодействия анти-12-антител с антигеном 12, например в реакции агглютинации бактерий штамма S. paratyphi В, имеющих только один антиген (антиген-12), общий с иммуногеном. Поскольку других детерминант штамма S. paratyphi В нет у штамма S. typhi, антисыворотка против последнего не будет содержать антител против них.
Если антитела специфичны лишь к одной антигенной детерминанте, то для реакции торможения можно использовать в качестве гаптена различные олигосахариды. Поскольку О-антигены состоят из повторяющихся блоков олигосахаридов, часто оказывается возможным путем мягкого химического или ферментативного гидролиза полисахаридного компонента ЛПС получить модельные олигосахариды. Среди этих олигосахаридов идентифицируется тот, который в наибольшей степени ингибирует преципитацию. Затем определяют его химическую структуру. В качестве ингибиторов преципитации могут быть использованы не только природные, но и различные синтетические моно, ди-, три- и олигосахариды. Например, результаты, приведенные в табл. 23.3, показывают, что преципитация антигена 1 антителами к нему инги-
бируется метил-а-глюкозидом. Впоследствии были исследованы различные дисахариды, имеющие в своем составе эту структуру. Наибольший ингибирующий эффект возникал при добавлении a -D-Glu (1 -+¦ 6) D-Gal. Затем проверке подвергались различные трисахариды, содержащие данную последовательность. Результаты исследования говорят о том, что детерминанта, узнаваемая антителами анти-1, представляет собой дисахарид с приведенной выше структурой. Последовательность Сахаров в антигенной детерминанте можно выяснить путем анализа продуктов расщепления ЛПС,; включающих в себя тетрамеры D-Glu-D-Gal-D-Man-L-Rham. Результаты, приве-денные в табл. 23.3, дают также возможность предположить, что различие между детерминантами 1 и 19 заключается в длине олигосахарида, узнаваемого антителами, специфичными к каждой из детерминант. В пользу этой гипотезы свидетельствует тот факт, что детерминанта 1 обнаруживается как у штаммов, имеющих детерминанту 19, так и у штаммов, не имеющих ее, тогда как детерминанта 19 всегда присутствует вместе с детерминантой 1. Как показано в таблице, максимальное торможение реакции преципитации, проводимой с помощью антител анти-19, достигается в том случае, когда в качестве ингибитора используется тетрасахарид, включающий в себя структуру, соответствующую детерминанте 1. Эти результаты не только позволяют расшифровать структуру антигена, но, кроме того, свидетельствуют о том, что различные антигенные детерминанты могут отличаться друг от друга лишь по размеру.
Генетические исследования влияния лизогенизирующих фагов на антигены полисахаридной природы у сальмонелл [75] показали, что ступенчатая химическая модификация невосстанавливающего конца полисахарида может приводить к последовательным изменениям серотипа (табл. 23.4). Так, на-
пример, в результате лизогенизации бактерий штамма S. anatum с помощью фага Б15 серотип штамма меняется с детерминант 3, 10 на 3, 15, а последующая лизогенизация фагом Е34 вызывает исчезновение обеих детерминант и появление детерминанты 34. Данные по ингибированию гаптеном свидетельствуют о том, что все эти три О-антигена абсолютно различны. При первой лизогенизации прекращается ацилирование концевой галактозы, а связь а (1 -»-б) между двумя сахарами заменяется на связь |5 (1 —*6). Это приводит к исчезновению детерминанты 10 и возникновению детерминанты 15. В ходе следующей лизогенизации к pVD-Gal присоединяется D-Glu и детерминанта15 в результате исчезает, а вместо нее появляется детерминанта 34. Поскольку концевой сахар является иммунодоминантным, такие модификации, как отщеп-ление ацетильной группы, изменения первой дисахаридной группы или при-соединение еще одного сахара в любом случае будут приводить к изменению детерминанты О-антигена. Индуцируемые фагом биохимические изменения, по-видимому, обусловлены появлением гликозилтрансферазы, способной добав-лять к имеющейся сахаридной цепи новый сахарный остаток. Этот фермент может кодироваться каким-либо фаговым или дерепрессированным эндогенным бактериальным геном.