Speciální látky, nám geneticky cizí, které vyvolávají imunitní odpověď organismu aktivací specifických B- a/nebo T-lymfocytů, se nazývají antigeny. Vlastnosti antigenů implikují jejich interakci s protilátkami. Tuto reakci může způsobit téměř jakákoli molekulární struktura, například: proteiny, sacharidy, lipidy atd.
Nejčastěji jsou to bakterie a viry, které se každou sekundu našeho života snaží dostat do buněk, aby přenesly a rozmnožily svou DNA.
Struktura
Cizí struktury jsou obvykle vysokomolekulární polypeptidy nebo polysacharidy, ale své funkce mohou plnit i jiné molekuly, jako jsou lipidy nebo nukleové kyseliny. Menší útvary se stávají touto látkou, pokud jsou kombinovány s větší bílkovinou.
Antigeny se shodují s protilátkou. Kombinace je velmi podobná analogii zámku a klíče. Každá molekula protilátky ve tvaru Y má alespoňalespoň dvě vazebné oblasti, které se mohou připojit ke specifickému místu na antigenu. Protilátka je schopna vázat se na stejné části dvou různých buněk současně, což může vést k agregaci sousedních prvků.
Struktura antigenů se skládá ze dvou částí: informační a nosné. První určuje specificitu genu. Jsou za něj zodpovědné určité části proteinu, nazývané epitopy (antigenní determinanty). Jedná se o fragmenty molekul, které provokují imunitní systém k reakci, nutí ho bránit se a produkovat protilátky s podobnými vlastnostmi.
Nosná část pomáhá látce proniknout do těla.
Chemický původ
- Proteiny. Antigeny jsou obvykle velké organické molekuly, které jsou proteiny nebo velké polysacharidy. Odvádějí vynikající práci díky své vysoké molekulové hmotnosti a strukturní složitosti.
- Tipidy. Považovány za méněcenné kvůli jejich relativní jednoduchosti a nedostatku strukturální stability. Pokud jsou však připojeny k proteinům nebo polysacharidům, mohou působit jako kompletní látky.
- Nukleové kyseliny. Špatně se hodí pro roli antigenů. Vlastnosti antigenů v nich chybí kvůli relativní jednoduchosti, molekulární flexibilitě a rychlému rozpadu. Protilátky proti nim mohou být produkovány umělou stabilizací a vazbou na imunogenní nosič.
- Sacharidy (polysacharidy). Samy o sobě příliš malé na to, aby fungovalysamy o sobě, ale v případě antigenů erytrocytárních krevních skupin mohou k požadované velikosti přispívat proteinové nebo lipidové nosiče a polysacharidy přítomné jako postranní řetězce propůjčují imunologickou specifitu.
Klíčové funkce
Aby mohla být látka nazývána antigenem, musí mít určité vlastnosti.
Především musí být cizí organismu, do kterého se snaží vstoupit. Pokud například příjemce transplantátu obdrží dárcovský orgán s několika velkými rozdíly v HLA (lidský leukocytární antigen), orgán je vnímán jako cizí a následně příjemcem odmítnut.
Druhou funkcí antigenů je imunogenicita. To znamená, že cizorodá látka by měla být imunitním systémem vnímána jako agresor, když pronikne, způsobí reakci a přinutí ji vytvořit specifické protilátky, které mohou vetřelce zničit.
Za tuto kvalitu je odpovědných mnoho faktorů: struktura, hmotnost molekuly, její rychlost atd. Důležitou roli hraje to, jak cizí je pro jedince.
Třetí kvalitou je antigenicita – schopnost vyvolat reakci v určitých protilátkách a spojit se s nimi. Mohou za to epitopy a právě na nich závisí typ, ke kterému nepřátelský mikroorganismus patří. Tato vlastnost mu umožňuje vázat se na T-lymfocyty a další útočící buňky, ale sama o sobě nemůže vyvolat imunitní odpověď.
Například částice s nižší molekulovou hmotností(hapteny) jsou schopny se vázat na protilátku, ale k tomu musí být připojeny k makromolekule jako nosič, aby se mohla spustit samotná reakce.
Když jsou buňky nesoucí antigen (jako jsou červené krvinky) od dárce transfundovány příjemci, mohou být imunogenní stejným způsobem jako vnější povrchy bakterií (kapsle nebo buněčná stěna) a povrchové struktury jiných mikroorganismů.
Koloidní stav a rozpustnost jsou základní vlastnosti antigenů.
Úplné a neúplné antigeny
V závislosti na tom, jak dobře plní své funkce, jsou tyto látky dvou typů: kompletní (skládající se z bílkovin) a neúplné (hapteny).
Kompletní antigen je schopen být imunogenní a antigenní zároveň, indukovat tvorbu protilátek a vstupovat s nimi do specifických a pozorovatelných reakcí.
Hapteny jsou látky, které díky své malé velikosti nemohou ovlivnit imunitní systém, a proto se musí spojit s velkými molekulami, aby mohly být dopraveny na „místo činu“. V tomto případě se stanou úplnými a haptenová část je zodpovědná za specifičnost. Určeno reakcemi in vitro (výzkum provedený v laboratoři).
Takové látky jsou známé jako cizí nebo nevlastní a ty, které jsou přítomné na vlastních buňkách těla, se nazývají auto- nebo autoantigeny.
Specificita
- Druh – přítomný v živých organismech,patřící ke stejnému druhu a mající společné epitopy.
- Typické – stává se zcela odlišným tvorům. Toto je například identita mezi stafylokokem a lidskými pojivovými tkáněmi nebo červenými krvinkami a morovým bacilem.
- Patologické – možné s nevratnými změnami na buněčné úrovni (například v důsledku záření nebo léků).
- Specifické pro stádium – vzniká pouze v určité fázi existence (u plodu během vývoje plodu).
Autoantigeny se začínají produkovat v případě selhání, kdy imunitní systém rozpozná určité části vlastního těla jako cizí a snaží se je zničit syntézou s protilátkami. Povaha takových reakcí stále není přesně stanovena, ale vedou k tak hrozným nevyléčitelným onemocněním, jako je vaskulitida, SLE, roztroušená skleróza a mnoho dalších. V diagnostice těchto případů jsou zapotřebí studie in vitro, které najdou nekontrolovatelné protilátky.
Krevní skupiny
Na povrchu všech krvinek je obrovské množství různých antigenů. Všechny jsou sjednoceny díky speciálním systémům. Celkem je jich více než 40.
Skupina erytrocytů je zodpovědná za kompatibilitu krve během transfuze. Zahrnuje například sérologický systém ABO. Všechny krevní skupiny mají společný antigen - H, který je prekurzorem tvorby látek A a B.
V roce 1952 byl z Bombaje hlášen velmi vzácný příklad, ve kterém byly antigeny A, B a Hchybí v červených krvinkách. Tato krevní skupina se nazývala „Bombay“nebo „pátá“. Takoví lidé mohou přijímat krev pouze ze své vlastní skupiny.
Dalším systémem je Rh faktor. Některé Rh antigeny představují strukturální složky membrány erytrocytů (RBC). Pokud chybí, pak se skořápka deformuje a vede k hemolytické anémii. Rh je navíc během těhotenství velmi důležitý a jeho neslučitelnost mezi matkou a dítětem může vést k velkým problémům.
Pokud antigeny nejsou součástí membránové struktury (jako A, B a H), jejich nepřítomnost neovlivňuje integritu červených krvinek.
Interakce s protilátkami
Možné pouze v případě, že molekuly obou jsou dostatečně blízko, aby se některé jednotlivé atomy vešly do komplementárních dutin.
Epitop je odpovídající oblast antigenů. Vlastnosti antigenů umožňují většině z nich mít více determinant; pokud jsou dvě nebo více z nich totožné, pak se taková látka považuje za multivalentní.
Dalším způsobem měření interakce je avidita vazby, která odráží celkovou stabilitu komplexu protilátka/antigen. Je definována jako celková síla vazby všech jejích míst.
Buňky prezentující antigen (APC)
Ti, kteří dokážou absorbovat antigen a doručit jej na správné místo. V našem těle existují tři typy těchto zástupců.
- Makrofágy. Obvykle jsou v klidu. Jejich fagocytární schopnostise výrazně zvýší, když jsou stimulovány k aktivaci. Přítomné spolu s lymfocyty téměř ve všech lymfoidních tkáních.
- Dendritické buňky. Vyznačují se dlouhodobými cytoplazmatickými procesy. Jejich primární úlohou je působit jako lapače antigenů. Jsou nefagocytární povahy a nacházejí se v lymfatických uzlinách, brzlíku, slezině a kůži.
B-lymfocyty. Na svém povrchu vylučují intramembránové molekuly imunoglobulinu (Ig), které fungují jako receptory pro buněčné antigeny. Vlastnosti antigenů jim umožňují vázat pouze jeden typ cizorodé látky. Díky tomu jsou mnohem účinnější než makrofágy, které musí pohltit veškerý cizí materiál, který se jim dostane do cesty
Potomci B buněk (plazmatických buněk) produkují protilátky.
