Špeciálne látky, pre nás geneticky cudzie, ktoré vyvolávajú imunitnú odpoveď organizmu aktiváciou špecifických B- a/alebo T-lymfocytov, sa nazývajú antigény. Vlastnosti antigénov naznačujú ich interakciu s protilátkami. Túto reakciu môže spôsobiť takmer každá molekulárna štruktúra, napríklad: bielkoviny, sacharidy, lipidy atď.
Najčastejšie sú to baktérie a vírusy, ktoré sa každú sekundu nášho života snažia dostať do buniek, aby preniesli a rozmnožili svoju DNA.
Štruktúra
Cudzie štruktúry sú zvyčajne polypeptidy alebo polysacharidy s vysokou molekulovou hmotnosťou, ale svoje funkcie môžu vykonávať aj iné molekuly, ako sú lipidy alebo nukleové kyseliny. Menšie útvary sa stávajú touto látkou, ak sú kombinované s väčším proteínom.
Antigény sa zhodujú s protilátkou. Kombinácia je veľmi podobná analógii zámku a kľúča. Každá molekula protilátky v tvare Y má aspoňaspoň dve väzbové oblasti, ktoré sa môžu pripojiť na špecifické miesto na antigéne. Protilátka je schopná viazať sa na rovnaké časti dvoch rôznych buniek súčasne, čo môže viesť k agregácii susedných prvkov.
Štruktúra antigénov pozostáva z dvoch častí: informačnej a nosnej. Prvý určuje špecifickosť génu. Sú za to zodpovedné určité časti proteínu, nazývané epitopy (antigénne determinanty). Sú to fragmenty molekúl, ktoré provokujú imunitný systém k reakcii, nútia ho brániť sa a produkovať protilátky s podobnými vlastnosťami.
Nosná časť pomáha látke preniknúť do tela.
Chemický pôvod
- Proteíny. Antigény sú zvyčajne veľké organické molekuly, ktoré sú proteínmi alebo veľkými polysacharidmi. Odvádzajú vynikajúcu prácu vďaka svojej vysokej molekulovej hmotnosti a štrukturálnej zložitosti.
- Tipidy. Považované za menejcenné kvôli ich relatívnej jednoduchosti a nedostatku štrukturálnej stability. Keď sú však pripojené k proteínom alebo polysacharidom, môžu pôsobiť ako kompletné látky.
- Nukleové kyseliny. Zle sa hodí na úlohu antigénov. Vlastnosti antigénov v nich chýbajú kvôli relatívnej jednoduchosti, molekulárnej flexibilite a rýchlemu rozpadu. Protilátky proti nim môžu byť produkované umelou stabilizáciou a väzbou na imunogénny nosič.
- Sacharidy (polysacharidy). Samy o sebe príliš malé na to, aby fungovalisamotné, ale v prípade antigénov erytrocytárnych krvných skupín môžu proteínové alebo lipidové nosiče prispieť k požadovanej veľkosti a polysacharidy prítomné ako vedľajšie reťazce poskytujú imunologickú špecifickosť.
Kľúčové funkcie
Aby sa látka mohla nazývať antigénom, musí mať určité vlastnosti.
V prvom rade musí byť cudzie organizmu, do ktorého sa snaží vstúpiť. Napríklad, ak príjemca transplantátu dostane darcovský orgán s niekoľkými veľkými rozdielmi HLA (ľudský leukocytový antigén), orgán je vnímaný ako cudzí a následne príjemcom odmietnutý.
Druhou funkciou antigénov je imunogenicita. To znamená, že cudzia látka by mala byť vnímaná imunitným systémom ako agresor, keď prenikne, spôsobí reakciu a prinúti ju produkovať špecifické protilátky, ktoré môžu votrelca zničiť.
Za túto kvalitu je zodpovedných veľa faktorov: štruktúra, hmotnosť molekuly, jej rýchlosť atď. Dôležitú úlohu zohráva to, nakoľko je pre jednotlivca cudzia.
Tretia kvalita je antigenicita – schopnosť vyvolať reakciu určitých protilátok a spojiť sa s nimi. Sú za to zodpovedné epitopy a práve od nich závisí typ, ku ktorému nepriateľský mikroorganizmus patrí. Táto vlastnosť mu umožňuje viazať sa na T-lymfocyty a iné útočiace bunky, ale sama o sebe nedokáže vyvolať imunitnú odpoveď.
Napríklad častice s nižšou molekulovou hmotnosťou(haptény) sú schopné viazať sa na protilátku, ale na to musia byť pripojené k makromolekule ako nosič, aby sa začala samotná reakcia.
Keď sa bunky nesúce antigén (napríklad červené krvinky) od darcu transfúzia príjemcovi, môžu byť imunogénne rovnakým spôsobom ako vonkajší povrch baktérií (kapsula alebo bunková stena) a povrchové štruktúry iných mikroorganizmov.
Koloidný stav a rozpustnosť sú základné vlastnosti antigénov.
Úplné a neúplné antigény
V závislosti od toho, ako dobre plnia svoje funkcie, sú tieto látky dvoch typov: úplné (pozostávajúce z bielkovín) a neúplné (haptény).
Kompletný antigén je schopný byť imunogénny a antigénny zároveň, indukovať tvorbu protilátok a vstúpiť s nimi do špecifických a pozorovateľných reakcií.
Haptény sú látky, ktoré vzhľadom na svoju malú veľkosť nemôžu ovplyvniť imunitný systém, a preto sa musia zlúčiť s veľkými molekulami, aby sa mohli dostať na „miesto činu“. V tomto prípade sa stanú úplnými a hapténová časť je zodpovedná za špecifickosť. Určené reakciami in vitro (výskum vykonaný v laboratóriu).
Takéto látky sú známe ako cudzie alebo nevlastné a tie, ktoré sú prítomné vo vlastných bunkách tela, sa nazývajú auto- alebo autoantigény.
Špecifickosť
- Druh – prítomný v živých organizmoch,patriace k rovnakému druhu a majúce spoločné epitopy.
- Typické – stáva sa úplne odlišným tvorom. Toto je napríklad identita medzi stafylokokmi a ľudskými spojivovými tkanivami alebo červenými krvinkami a morovým bacilom.
- Patologické – možné s nezvratnými zmenami na bunkovej úrovni (napríklad v dôsledku žiarenia alebo liekov).
- Špecifické pre štádium – vzniká len v určitom štádiu existencie (vo plode počas vývoja plodu).
Autoantigény sa začínajú produkovať pri poruchách, kedy imunitný systém rozpoznáva určité časti vlastného tela ako cudzie a snaží sa ich zničiť syntézou s protilátkami. Povaha takýchto reakcií stále nie je presne stanovená, ale vedie k takým hrozným nevyliečiteľným chorobám, ako je vaskulitída, SLE, roztrúsená skleróza a mnohé ďalšie. Na diagnostiku týchto prípadov sú potrebné štúdie in vitro, ktoré zistia početné protilátky.
Krvné skupiny
Na povrchu všetkých krviniek je obrovské množstvo rôznych antigénov. Všetky sú zjednotené vďaka špeciálnym systémom. Celkovo je ich viac ako 40.
Skupina erytrocytov je zodpovedná za kompatibilitu krvi počas transfúzie. Zahŕňa napríklad sérologický systém ABO. Všetky krvné skupiny majú spoločný antigén - H, ktorý je prekurzorom tvorby látok A a B.
V roku 1952 bol z Bombaja hlásený veľmi zriedkavý príklad, v ktorom boli antigény A, B a Hchýba v červených krvinkách. Táto krvná skupina sa nazývala „Bombaj“alebo „piata“. Takíto ľudia môžu prijať krv iba zo svojej vlastnej skupiny.
Ďalším systémom je Rh faktor. Niektoré Rh antigény predstavujú štrukturálne zložky membrány erytrocytov (RBC). Ak chýbajú, potom je škrupina deformovaná a vedie k hemolytickej anémii. Okrem toho je Rh veľmi dôležitý počas tehotenstva a jeho nekompatibilita medzi matkou a dieťaťom môže viesť k veľkým problémom.
Ak antigény nie sú súčasťou membránovej štruktúry (ako A, B a H), ich absencia neovplyvňuje integritu červených krviniek.
Interakcia s protilátkami
Je to možné len vtedy, ak sú molekuly oboch dostatočne blízko na to, aby sa niektoré z jednotlivých atómov zmestili do komplementárnych dutín.
Epitop je zodpovedajúca oblasť antigénov. Vlastnosti antigénov umožňujú, aby väčšina z nich mala viacero determinantov; ak sú dve alebo viaceré z nich identické, potom sa takáto látka považuje za multivalentnú.
Ďalším spôsobom merania interakcie je avidita väzby, ktorá odráža celkovú stabilitu komplexu protilátka/antigén. Je definovaná ako celková sila väzby na všetkých jej miestach.
Bunky prezentujúce antigén (APC)
Tie, ktoré dokážu absorbovať antigén a doručiť ho na správne miesto. V našom tele existujú tri typy týchto zástupcov.
- Makrofágy. Zvyčajne sú v pokoji. Ich fagocytárne schopnostivýrazne zvýšiť, keď sú stimulované, aby sa stali aktívnymi. Prítomné spolu s lymfocytmi takmer vo všetkých lymfoidných tkanivách.
- Dendritické bunky. Charakterizované dlhodobými cytoplazmatickými procesmi. Ich primárnou úlohou je pôsobiť ako lapače antigénov. Majú nefagocytárnu povahu a nachádzajú sa v lymfatických uzlinách, týmuse, slezine a koži.
B-lymfocyty. Na svojom povrchu vylučujú intramembránové molekuly imunoglobulínu (Ig), ktoré fungujú ako receptory pre bunkové antigény. Vlastnosti antigénov im umožňujú viazať iba jeden typ cudzorodej látky. Vďaka tomu sú oveľa efektívnejšie ako makrofágy, ktoré musia pohltiť akýkoľvek cudzí materiál, ktorý sa im dostane do cesty
Potomkovia B buniek (plazmatických buniek) produkujú protilátky.
