Способность нейтрализовать патогенные бактерии и образовывать осадок при добавлении к надосадочной жидкости бактериальной культуры была од-ной из первых известных свойств антител. Оба свойства характеризовались высокой специфичностью по отношению к тому бактериальному штамму, против которого антисыворотка была получена. Осадок состоял из белка антител и бактериального продукта. По мере образования осадка надосадочная жидкость содержала все меньшее количество белка антител и при правильно подобранных условиях в конце концов теряла способность к нейтрализации бактерий. Однако определение количества преципитированных антител оказалось довольно сложной задачей, поскольку осадок содержал и белок антител, и белок антигена. Данную проблему решили Гейдельбергер и Кендолл [117, 118] после того, как обнаружили, что антитела против пневмококков были способны пре-ципитировать очищенный полисахарид из клеточной стенки этих бактерий. В описанном случае весь содержавшийся в преципитированном белке азот принадлежал антителам. График зависимости количества преципитирован-ного белка антител от количества добавленного антигена при неизменном объеме антисыворотки приведен на рис. 23.19.

Как видно на рис. 23.19, количество преципитированных антител сначала возрастает, выходит на плато, а затем опять снижается. Было обнаружено, что максимальная преципитация совпадает с полным истощением нейтрализу-ющих антител. Это происходит в точке, называемой точкой эквивалентности. Количество белка антител преципитировавшего в точке эквивалентности, должно быть равно полному количеству специфических антител в данном объеме. Та часть графика, где кривая идет вверх, называется зоной избытка антител (или недостатка антигена), а та часть, где она идет вниз, — зоной избытка антигена.

Для каждой из зон графика, изображенного на рис. 23.19, был проведен тщательный анализ состава осадка и надосадочной жидкости. В условиях не-достатка антигена отношение количества антител к количеству антигена в осадке было высоким. В надосадочной жидкости при этом присутствовали свободные антитела, а антиген не обнаруживался. По мере того как добавлялось все больше антигена, количество антител в осадке росло, но отношение количества антител к количеству антигена падало. В точке эквивалентности надосадоч-ная жидкость не содержала ни свободных антител, ни антигена. При последующем добавлении антигена количество антител в осадке уменьшалось, однако отношение количества антител к количеству антигена оставалось постояннымВ надосадочной жидкости теперь содержалось больше комплексов антиген-антитело, так как в избытке антигена их размеры уменьшились настолько, что комплексы стали растворимыми. Свободные антитела при этом не обнаруживались.

Все эти наблюдения можно объяснить в рамках модели преципитации, на-зываемой теорией решетки [117, 118]. В данной модели предполагается, что антитела являются поливалентными, а антигены—би- или поливалентными. Это дает возможность образоваться длинным цепям, в которых антитело связано с антигеном, связанным в свою очередь с другим антителом, и так далее. Чем больше будет размер агрегатов, тем в меньшей степени продукт окажется рас-творимым. В условиях, соответствующих зоне избытка антител, появляются точки ветвления на тех молекулах антигена, которые связаны с тремя антителами. Наличие таких точек приводит к образованию больших нерастворимых комплексов. Например, если отношение антитело/антиген будет равно 3:1, то в среднем каждая молекула антигена окажется связанной с тремя молекулами антител, что приведет к формированию трехмерной решетчатой структуры. Если же антитела и антиген присутствуют в эквимолярных концентрациях (это соответствует точке эквивалентности), то вероятность связывания данной молекулы антигена более чем с двумя антителами станет меньше. В результате количество точек ветвления понизится и продукт будет представлять собой множество длинных разветвленных цепей, в которых молекулы антител и антигена чередуются друг с другом. По мере увеличения концентрации антигена в преципитате начинают преобладать линейные цепи с экви-молярным соотношением антител и антигена. При дальнейшем возрастании концентрации антигена все большее количество его молекул становится связанным лишь с одним антителом или находится в свободном состоянии. Поскольку связывание антигена только с одним антителом означает обрыв цепи, то в результате в растворе будут обнаруживаться цепи все меньшей длины. В конце концов комплексы антиген—антитело окажутся настолько малыми, что опять станут растворимыми. Такие „иммунные комплексы" существуют в условиях, соответствующих зоне избытка антигена, когда свободные антитела не обнаруживаются.

В теории решетки не только на статистическом уровне объясняются явления, связанные с преципитацией, но, кроме того, делается важное предсказание о бивалентности или поливалентности антител. При дальнейших структурных исследованиях антител (гл. 7) были выяснены их молекулярные массы и валентность. Антитела действительно оказались бивалентными, за исключением IgM, которые функционально пятивалентны, и, следовательно, образуют преципитаты еще более эффективно.

Антигены могут быть поливалентными благодаря тому, что имеют либо мно-жество копий одной и той же детерминанты, либо много различных детерминант, каждая из которых взаимодействует со своей субпопуляцией антител из гете-рогенной антисыворотки. Выше был рассмотрен пример, иллюстрирующий возможности реакции преципитации для изучения поливалентного антигена, все детерминанты которого одинаковы. У полисахаридов наиболее иммуноген- " ные антигенные детерминанты часто находятся на невосстанавливающих концах цепи. Поэтому разветвленные полисахаридные цепи, имеющие больше одного конца, обычно поливалентны. Неразветвленные цепи декстрана (полимера глюкозы) ведут себя как моновалентные при взаимодействии с антидекстрановыми антителами, направленными против концевых участков цепей и не преципити-руются ими 173]. Однако существует еще одна группа антидекстрановых антител, специфичных к внутренним участкам полиглюкозных цепей. Поскольку в декстране имеется множество подобных участков, по отношению к таким антителам он будет поливалентным. В результате с помощью неразветвлен-ного декстрана оказывается возможным различать антитела, специфичные к концевым и к внутренним участкам цепей, ибо преципитация будет наблюдаться лишь со вторыми из них [73, 81]. Мономерные антигены белковой природы, такие как миоглобин (см. выше) или лизоцим, являют собой примеры антигенов второго типа, поскольку по отношению к гетерогенным антисывороткам они ведут себя как поливалентные, а по отношению к моноклональным антителам — как моновалентные. Это следует из того, что молекулы таких антигенов содержат множество антигенных детерминант, но лишь по одной копии каждой из них. Таким образом, при добавлении полиспецифической антисыворотки, содержащей антитела, направленные против нескольких детерми-нант антигена, каждая молекула окажется способной связать более одного антитела, что в результате будет приводить к образованию решетки. В то же время при использовании антител, специфичных по отношению к одной детерминанте (например, моноклональных антител), преципитации наблюдаться не будет. В данном случае реакция антиген— антитело количественно может быть охарак-теризована с помощью одного из описанных ранее методов, например РИА или ИФА.