Основні характеристики антигенів

 

Це- антигенність- потенційна здатність молекули антигену до специфічної взаємодії з факторами імунної системи- компле­ментарно зв'язуватись із антиген-специфічними рецепторами В і Т клітин. Антигенами можуть бути пептиди, амінокислоти, вітаміни, і навіть АТФ чи іони металів, НК.

Специфічність- це здатність антигену вибірково реагувати тільки з певними антитілами або клонами лімфоцитів.

Імуногенність - це здатність викликати імунну відповідь, тоб­то стимулювати цілу низку подій, необхідних для активації імунних клітин, та виконання ними специфічних фунцій. Імуногенність залежить як від структури антигену (молекуляр­на маса, просторова будова і т.д.), так і від стану імунної системи ре­ципієнта (репертуар білків гістосумісності та Т-клітинних рецепторів).

Фактори імуногенності.

1) Властивості самого антигену:

А) чужерідність.

Для того, щоб молекула виступила як імуноген, вона має бути розпізнана як чужа.Тут спостерігається пряма залежність між філогенетичною віддаленістю донора антигену від реципієнта: чим далі філогенетично віддалені між собою організми, тим вища імуногенність. Це широко використовують в біології розвитку, палеонтології ( при вивченні філогенезу, уточненні класифікації і т.д.), також судові експерти та криміналісти (підтвердження родинних зв’язків, належність доказів певним особам і т.д.).

Б) природа, хімічний склад , молекулярна маса, структура.

Як уже зазначалось- найвищу імуногенність мають білки. Чисті поліцукри, нуклеїнові кислоти та ліпіди мають дуже низьку імуногенність. В той же час ліпоцукри, глікопротеїни та ліпопротеїди мають досить високу імуногенність.

Хімічний склад – для білків є імуногенними молекули, збагачені ароматичними амінокислотами (тирозин та триптофан), та L-ізомери. Сополімери різних амінокислот є більш імуногенні, ніж однієї.

Молекулярна маса, структура. Білкиє імуногенними, якщо молекулярна маса більше 10 кДа. Сильні- альбуміни, глобуліни, ферменти. Слабкі –казеїн, желатин. Якщо зробити молекулу желатина більш жорсткою, додавши ароматичні амінокислоти, це підвищить його імуногенність. Для поліцукрів виражена імуногенність спостерігається після підвищення Мм до 100 кДа і вище. Декстрани (75 кДа )- майже не імуногенні. Антигени груп крові є глікопротеїнами (85% вуглеводна частка, 15%-білкова), тому і є імуногенними.

 

Ліпіди- імуногенність мають, як відзначено ліпосахариди (глюкоцереброзиди), ліпопротеїни та комплексні структури мембран, куди як частини комплексу входять кардіоліпін, холестерин, лецитин. Нуклеїнові кислоти в комплексі з метильованим альбуміном набувають імуногенності.

2. Динаміка надходження антигену. На імунну відповідь впливає кількість АГ, який надійшов. Загалом він виражений прямою пропорційністю і описується формулою (А.А. Воробьєва, А.В. Марковича):

lg H= α + β· lg D,де

 

α і β- коефіцієнти, які характеризують:

α – природу антигена;

β- імунореактивність організму;

Н- силу імунної відповіді;

D- кількість антигену.

 

Передозування антигену викликає імунну толерантність.

3) Залежність від стану організму: генотип та функційний стан макроорганізму.

Силу імунної відповіді до слабкого антигену можна підвищити за допомогою ад'ювантів - речовин, що сприяють неспецифічній стиму­ляції імунної системи.

Окис, фосфат Al, емульгатори, полімерні сполуки, ад'юванти Фре(о)йнда (мінеральні олії, в яких суспендовані вбиті туберкульозні мікобактерії)

Механізм дії:

А) Утворюють депо антигена у місці введення вакцини, що сприяє пролонгації дії останньої.

Б) Активують запальні реакції в організмі , що, в свою чергу, активує імунокомпетентні клітини.

В) Активують процес захвату та перетравлення АГ фагоцитуючими клітинами.

 

Класифікація антигенів.

1. По імуногенності- Повні і неповні (гаптени).

2. За природою -(біополімери білкової та небілкової природи- поліцукри, ЛПС, НК) – ми вже їх розглянули у факторах імуногенності.

3. За походженням : а)Розчинні та корпускулярні.

б) Екзогенні та ендогенні.

4. Т-залежні і Т-незалежні.

5. Гетеро-, ізо(ало)- та аутоантигени.

 

1. Повні АГ мають як антигенність , та імуногенність. На їх введення імунна система дає повноцінну імунну відповідь.

Антигенами можуть бути, як ми вже зазначили, пептиди, амінокислоти, вітаміни, і навіть АТФ, дінітрофеніл чи іони металів. Але якщо просто ввести до організму одну з цих низькомолекулярних речовин, імунної відповіді не відбудеться. Такі антигени називають неповними або гаптенами. Але вони не втратили антигенності- можуть специфічно взаємодіяти з готовими факторами імунітету (АТ, лімфоцитами). Гаптени викликають імунну відповідь тільки після кон'югації з високомолекулярними носіями. Для цього необхідно штучно збільшити молекулу гаптена- з’єднавши її з великою білковою молекулою- "шлепером"-тягачем, провідником. Синтезований таким чином повноцінний АГ при введенні в організм буде давати повноцінну імунну відповідь. Термін «гаптен» введено в 1936 р.

К. Ландштейнером.

Досліди Карла Ландштейнера в 20-30 роках по вивченню гаптенів дали можливість виявити 2 цікаві закономірності-

1) Дуже високий рівень специфічності АГ- інколи у визначенні специфічності бере участь всього один радикал- наприклад, карбоксильна група або аміногрупа та інші.

2) Специфічність високомолекулярного АГ представлена окремими ділянками (які пізніше отримали назву епітопів)- тих місць, які специфічно зв’язуються з АТ, чи з АГ-розпізнаючими рецепторами. Чим більща Мм маса АГ- тим більше місць зв’язування.

Антигенные детерминанты (гаптены).
Слева — динитрофенил, введенный в белок (R) через x-аминогруппу лизина.
Справа — ази-фенилсульфоновая кислота, конъюгированная с тирозином белка R.

 

У своїй постановці ці досліди включали:

1) Введення до складу білка-носія (білок R), наприклад, динітрофеніла шляхом ковалентного діазозв'язку з ε-аміногрупою лізину.

2) імунізацію кролів цим кон’югатом, а саме гаптен- білковим комплексом;

3) отримані антитіла до ДНФ-білка =(анти-ДНФ) =антисироватка тестувались в тест- системі анти-ДНФ + ДНФ-білок R. Спостерігали утворення специфічного осаду в реакції преципітації, тобто утворення комплексу АГ-АТ. Звідси стало зрозуміло, що антитіла разпізнають ДНФ і реагують з ним. Хоча в результаті імунізації утворюються антитіла фактично трьох видів, основний вміст- анти -ДНФ-антитіл.

 

4) Потім проводили аналіз антисироваток від імунізованих тим самим кон'югатом тварин, але при взаємодії в реакції преципітації з гаптеном ДНФ, кон'югованим з білком В. Позитивна реакція довела, що цей прийом давав можливість працювати з АТ до гаптену та виключав ті, що утворилися до епітопів білка А, взятого для кон’югації.

5) Негативний результат реакції антисироватки з конъюгатом близького по структурі гаптена ТНФ, кон'югованого з білком В, демонструє роль тонкої конфигурації гаптена у визначенні специфічності антитіл.

 

 

+

 

_

 

2,4,6-Тринитрофенол (пикриновая кислота)

 

На наступному рисунку продемонстровано чітку і високу специфічність імунної відповіді на гаптени, що містять групи у орто-, пара- і мета положеннях молекули бензойної кислоти.

 

 

 

Вивчення гаптенів має широке практичне застосування. Ряд важливих сполук- пептидні та стероїдні гормони, цАМФ та цГМФ після кон’югації стають повноцінними АГ, які викликають синтез специфічних для них антитіл. Останні використовуються в різних діагностикумах та тест-системах.