Posebne snovi, nam genetsko tuje, ki izzovejo imunski odziv telesa z aktivacijo specifičnih B- in/ali T-limfocitov, imenujemo antigeni. Lastnosti antigenov pomenijo njihovo interakcijo s protitelesi. To reakcijo lahko povzroči skoraj vsaka molekularna struktura, na primer: beljakovine, ogljikovi hidrati, lipidi itd.
Najpogosteje gre za bakterije in viruse, ki jih vsako sekundo našega življenja poskušajo priti v celice, da bi prenesli in pomnožili njihovo DNK.
Struktura
Tuje strukture so običajno polipeptidi ali polisaharidi z visoko molekulsko maso, vendar lahko svoje funkcije opravljajo tudi druge molekule, kot so lipidi ali nukleinske kisline. Manjše tvorbe postanejo ta snov, če jih kombiniramo z večjo beljakovino.
Antigeni se ujemajo s protitelesom. Kombinacija je zelo podobna analogiji ključavnice in ključa. Vsaka molekula protitelesa v obliki črke Y ima najmanjvsaj dve vezavni regiji, ki se lahko pritrdita na specifično mesto na antigenu. Protitelo se lahko veže na iste dele dveh različnih celic hkrati, kar lahko privede do agregacije sosednjih elementov.
Struktura antigenov je sestavljena iz dveh delov: informacijskega in nosilnega. Prvi določa specifičnost gena. Zanjo so odgovorni določeni deli proteina, imenovani epitopi (antigenske determinante). To so delci molekul, ki izzovejo imunski sistem, da se odzove, ga prisilijo, da se brani in proizvaja protitelesa s podobnimi lastnostmi.
Nosilni del pomaga snovi, da prodre v telo.
kemijsko poreklo
- Beljakovine. Antigeni so običajno velike organske molekule, ki so beljakovine ali veliki polisaharidi. Zaradi svoje visoke molekulske mase in strukturne kompleksnosti opravljajo odlično delo.
- Lipidi. Štejejo se za slabše zaradi njihove relativne preprostosti in pomanjkanja strukturne stabilnosti. Vendar, ko so vezani na beljakovine ali polisaharide, lahko delujejo kot popolne snovi.
- Nukleinske kisline. Slabo primeren za vlogo antigenov. Lastnosti antigenov so v njih odsotne zaradi relativne preprostosti, molekularne prožnosti in hitrega razpadanja. Protitelesa proti njim lahko proizvedemo z umetno stabilizacijo in vezavo na imunogeni nosilec.
- Ogljikovi hidrati (polisaharidi). Sami so premajhni za delovanjesami, toda v primeru antigenov eritrocitne krvne skupine lahko nosilci beljakovin ali lipidov prispevajo k zahtevani velikosti, polisaharidi, prisotni kot stranske verige, pa dajejo imunološko specifičnost.
Ključne funkcije
Če se snov imenuje antigen, mora imeti določene lastnosti.
Najprej mora biti tuje organizmu, v katerega želi vstopiti. Na primer, če prejemnik presadka prejme darovalec organ z več večjimi razlikami HLA (humani levkocitni antigen), se organ dojema kot tuj in ga prejemnik nato zavrne.
Druga funkcija antigenov je imunogenost. To pomeni, da mora imunski sistem tujo snov zaznati kot agresorja, ko ta prodre, povzroči odziv in jo prisili, da proizvede specifična protitelesa, ki lahko uničijo napadalca.
Za to kakovost je odgovornih veliko dejavnikov: struktura, teža molekule, njena hitrost itd. Pomembno vlogo ima to, kako tuja je posamezniku.
Tretja kakovost je antigenost - sposobnost, da povzroči reakcijo v določenih protitelesih in se poveže z njimi. Za to so odgovorni epitopi in prav od njih je odvisna vrsta, v katero spada sovražni mikroorganizem. Ta lastnost mu omogoča, da se veže na T-limfocite in druge napadajoče celice, vendar ne more sam izzvati imunskega odziva.
Na primer delci z nižjo molekulsko maso(hapteni) se lahko vežejo na protitelo, a za to morajo biti pritrjeni na makromolekulo kot nosilec, da začne sama reakcija.
Ko se celice, ki nosijo antigen (kot so rdeče krvne celice) darovalca, transfundirajo v prejemnika, so lahko imunogene na enak način kot zunanje površine bakterij (kapsula ali celična stena) in površinske strukture drugih mikroorganizmov.
Koloidno stanje in topnost sta bistveni lastnosti antigenov.
Popolni in nepopolni antigeni
Odvisno od tega, kako dobro opravljajo svoje funkcije, so te snovi dveh vrst: popolne (sestavljene iz beljakovin) in nepopolne (hapteni).
Popoln antigen je sposoben biti imunogen in antigen hkrati, inducira tvorbo protiteles in z njimi vstopi v specifične in opazne reakcije.
Hapteni so snovi, ki zaradi svoje majhne velikosti ne morejo vplivati na imunski sistem in se morajo zato zliti z velikimi molekulami, da jih lahko dostavijo na »kraj zločina«. V tem primeru postanejo popolni, haptenski del pa je odgovoren za specifičnost. Določeno z reakcijami in vitro (raziskave, opravljene v laboratoriju).
Takšne snovi so znane kot tuje ali ne-sebe, tiste, ki so prisotne na lastnih celicah telesa, pa se imenujejo avto- ali samoantigeni.
specifičnost
- Vrste - prisotne v živih organizmih,ki pripadajo isti vrsti in imajo skupne epitope.
- Tipično - zgodi se popolnoma različnim bitjem. To je na primer identiteta med stafilokokom in človeškimi vezivnimi tkivi ali rdečimi krvnimi celicami in bacilom kuge.
- Patološko - možno z nepopravljivimi spremembami na celični ravni (na primer zaradi sevanja ali zdravil).
- Stadijski specifičen - nastane le v neki fazi obstoja (v plodu med razvojem ploda).
Avtoantigeni se začnejo proizvajati v primeru okvar, ko imunski sistem prepozna določene dele lastnega telesa kot tuje in jih skuša uničiti s sintezo s protitelesi. Narava takšnih reakcij še ni natančno ugotovljena, vendar vodi do tako groznih neozdravljivih bolezni, kot so vaskulitis, SLE, multipla skleroza in številne druge. Za diagnozo teh primerov so potrebne študije in vitro, ki odkrijejo razširjena protitelesa.
Krvne skupine
Na površini vseh krvnih celic je ogromno različnih antigenov. Vsi so združeni zaradi posebnih sistemov. Skupaj jih je več kot 40.
Skupina eritrocitov je odgovorna za združljivost krvi med transfuzijo. Vključuje na primer serološki sistem ABO. Vse krvne skupine imajo skupen antigen - H, ki je predhodnik tvorbe snovi A in B.
Leta 1952 so poročali o zelo redkem primeru iz Mumbaja, v katerem so antigeni A, B in Hodsoten v rdečih krvnih celicah. Ta krvna skupina se je imenovala "Bombay" ali "peta". Takšni ljudje lahko sprejmejo samo kri iz svoje skupine.
Drug sistem je Rh faktor. Nekateri Rh antigeni predstavljajo strukturne komponente membrane eritrocitov (RBC). Če jih ni, je lupina deformirana in vodi do hemolitične anemije. Poleg tega je Rh zelo pomemben med nosečnostjo in njegova nezdružljivost med materjo in otrokom lahko povzroči velike težave.
Kadar antigeni niso del membranske strukture (kot so A, B in H), njihova odsotnost ne vpliva na celovitost rdečih krvnih celic.
Interakcija s protitelesi
Mogoče le, če sta molekuli obeh dovolj blizu, da se nekateri posamezni atomi prilegajo v komplementarne votline.
Epitop je ustrezna regija antigenov. Lastnosti antigenov omogočajo večini od njih več determinant; če sta dva ali več od njih enakih, se taka snov šteje za večvalentno.
Drug način merjenja interakcije je avidnost vezave, ki odraža splošno stabilnost kompleksa protitelo/antigen. Opredeljen je kot skupna moč vezave vseh njegovih mest.
Celice, ki predstavljajo antigen (APC)
Tisti, ki lahko absorbirajo antigen in ga dostavijo na pravo mesto. V našem telesu obstajajo tri vrste teh predstavnikov.
- Makrofagi. Običajno so v mirovanju. Njihove fagocitne sposobnostiznatno povečajo, ko jih spodbudimo, da postanejo aktivni. Prisoten skupaj z limfociti v skoraj vseh limfoidnih tkivih.
- Dendritične celice. Zanj so značilni dolgotrajni citoplazmatski procesi. Njihova primarna vloga je, da delujejo kot lovilci antigenov. Niso fagocitne narave in jih najdemo v bezgavkah, timusu, vranici in koži.
B-limfociti. Na svoji površini izločajo intramembranske molekule imunoglobulina (Ig), ki delujejo kot receptorji za celične antigene. Lastnosti antigenov jim omogočajo, da vežejo samo eno vrsto tuje snovi. Zaradi tega so veliko bolj učinkoviti kot makrofagi, ki morajo požreti vsak tuj material, ki jim pride na pot
Potomci celic B (plazemskih celic) proizvajajo protitelesa.
