Антигени. Властивості антигенів, будова та основні функції

Антигени. Властивості антигенів, будова та основні функції

Особливі речовини, генетично нам чужорідні, які провокують імунну відповідь організму через активацію специфічних В- і/або Т-лімфоцитів, називаються антигенами. Властивості антигенів передбачають їх взаємодію з антитілами. Практично будь-яка молекулярна структура може викликати дану реакцію, наприклад: білки, вуглеводи, ліпіди тощо.

Найчастіше ними стають бактерії і віруси, які кожну секунду нашого життя намагаються потрапити всередину клітин, щоб передати і розмножити свою ДНК.

Структура

Чужорідні структури зазвичай представляють собою високомолекулярні поліпептиди або полісахариди, але інші молекули, такі як ліпіди або нуклеїнові кислоти, можуть також виконувати їх функції. Дрібніші утворення стають цією речовиною, якщо вони з 'єднуються з більшим протеїном.

Антигени поєднуються з антитілом. Комбінація дуже схожа на аналогію замку і ключа. Кожна молекула Y-подібного антитіла має принаймні дві області зв 'язування, які можуть прикріплюватися до певної ділянки на антигені. Антитіло здатне з 'єднатися з однаковими частинами двох різних клітин одночасно, що може призвести до агрегації сусідніх елементів.

Будова антигенів складається з двох частин: інформаційної та несучої. Перша визначає специфічність гена. За неї відповідають певні ділянки білка, звані епітопами (антигенними детермінантами). Це фрагменти молекул, які провокують імунітет на відповідні дії, змушуючи його захищатися і виробляти антитіла зі схожими характеристиками.

Несуча частина допомагає речовині проникнути всередину організму.

Хімічне походження

  • Протеїни. Антигени зазвичай являють собою великі органічні молекули, які є білками або великими полісахаридами. Вони відмінно справляються зі своїми обов 'язками через свою високу молекулярну масу і структурну складність.
  • Ліпіди. Вважаються неповноцінними через їх відносну простоту і відсутність структурної стабільності. Однак, коли вони приєднуються до протеїнів або полісахаридів, то можуть діяти як повні речовини.
  • Нуклеїнові кислоти. Погано підходять на роль антигенів. Властивості антигенів відсутні в них через відносну простоту, молекулярну гнучкість і швидкий розпад. Антитіла до них можуть вироблятися шляхом їх штучної стабілізації та пов 'язування з імуногенним носієм.
  • Вуглеводи (полісахариди). Самі по собі занадто малі, щоб функціонувати самостійно, але в разі антигенів еритроцитарної групи крові, білкові або ліпідні носії можуть вносити свій внесок у необхідний розмір, а полісахариди, присутні у вигляді бічних ланцюжків, надають імунологічну специфічність.

Основні характеристики

Щоб називатися антигеном, речовина зобов 'язана мати певні властивості.

Перш за все, воно має бути чужорідним тому організму, куди прагне потрапити. Наприклад, якщо реципієнт трансплантату отримує донорський орган з кількома основними відмінностями HLA (людського лейкоцитарного антигена), орган сприймається як чужорідний і згодом відторгається реципієнтом.


Друга функція антигенів - це імунногенність. Тобто чужорідна речовина повинна при проникненні всередину сприйматися імунною системою як агресор, викликати відповідну реакцію і змушувати її виробляти специфічні антитіла, здатні знищити загарбника.

За цю якість відповідають багато факторів: структура, вага молекули, її швидкість тощо. Важливу роль відіграє те, наскільки чужорідною є вона для індивідуума.

Третьою якістю є антигенність - вміння викликати реакцію у певних антитіл і зчеплятися з ними. За це відповідають епітопи, і саме від них залежить тип, до якого належить ворожий мікроорганізм. Дана властивість дає можливість зв 'язуватися з Т-лімфоцитами та іншими атакуючими клітинами, але не може викликати саму імунну відповідь.

Наприклад, частинки з нижчою молекулярною масою (гаптени) здатні з 'єднуватися з антитіл, але для цього вони повинні бути прикріплені до макромолекулі в якості носія для запуску самої реакції.

Коли несучі антиген клітини (такі як еритроцити), від донора переливаються реципієнту, вони можуть бути імуногенними так само, як зовнішні поверхні бактерій (капсула або клітинна стінка), а також поверхневі структури інших мікроорганізмів.

Колоїдний стан і розчинність - це обов 'язкові властивості антигенів.

Повні й неповні антигени

Залежно від того, наскільки добре виконують свої функції, ці речовини бувають двох типів: повні (що складаються з білка) і неповні (гаптени).


Повний антиген здатний володіти імуногенністю і антигенністю одночасно, індукувати освіту антитіл і вступати з ними в конкретні і спостережувані реакції.

Гаптени - речовини, які не можуть через свій крихітний розмір впливати на імунітет і тому повинні зливатися з великими молекулами, щоб ті могли їх доставити до "місця злочину". У цьому випадку вони стають повноцінними, а за специфічність відповідає гаптова частина. Визначаються реакціями in vitro (дослідженнями, виробленими в лабораторних умовах).

Такі речовини відомі як чужорідні або несамостійні, а ті, що присутні на власних клітинах організму, називаються авто- або само-антигенами.

Специфічність

  • Видова - присутня у живих організмів, що належать до одного виду і мають спільні епітопи.
  • Типова - буває у абсолютно несхожих істот. Наприклад, це ідентичність між стафілококом і сполучними тканинами людини або червоними кров 'яними тільцями і чумною паличкою.
  • Патологічна - можлива при незворотних змінах на клітинному рівні (наприклад, від радіації або лікарських препаратів).
  • Стадіоспецифічна - виробляється тільки на якомусь етапі існування (у плода при внутрішньоутробному розвитку).

Аутоантігени починають вироблятися при збоях, коли імунна система визнає певні ділянки свого ж організму як чужорідні і намагається зруйнувати їх за допомогою синтезу з антитілами. Природа таких реакцій досі точно не встановлена, але призводить до таких страшних невиліковних захворювань, як васкуліт, СКВ, розсіяний склероз і багатьом іншим. У постановці діагнозу даних випадків необхідні in vitro дослідження, які знаходять антитіла, що розбушувалися.

Групи крові

На поверхні всіх кров 'яних тілець розташована величезна кількість різних антигенів. Всі вони об 'єднані завдяки спеціальним системами. Всього їх налічується понад 40.


Еритроцитарна група відповідає за сумісність крові під час переливання. У неї входить, наприклад, серологічна система ABO. Всі групи крові володіють загальним антигеном - Н, який є попередником утворення речовин А і В.

У 1952 році з Мумбаї повідомили про дуже рідкісний приклад, в якому антигени A, В і H були відсутні на червоних кров 'яних тільцях. Ця група крові була названа "бомбійською" або "п 'ятою". Такі люди можуть прийняти кров тільки від своєї власної групи.

Ще однією системою є резус-фактор. Деякі антигени Rh представляють структурні компоненти мембрани еритроциту (RBC). Якщо вони відсутні, то оболонка деформується і призводить до гемолітичної анемії. Крім того, резус дуже важливий при вагітності і його несумісність у матері і дитини може призводити до великих проблем.

Коли антигени не є частиною структури мембрани (наприклад, А, B і H), їх відсутність не впливає на цілісність еритроцитів.

Взаємодія з антитілами

Можливо тільки за умови, що молекули обох досить близькі для того, щоб деякі з окремих атомів помістилися в комплементарні поглиблення.


Епітопом є відповідна область антигенів. Властивості антигенів дозволяють більшості з них мати кілька детермінантів; якщо два з них або більш ідентичні, то така речовина вважається мультивалентною.

Інший спосіб вимірювання взаємодії - авидність зв 'язування, яка відображає загальну стабільність комплексу антитіл і антигенів. Вона визначається як загальна сила зв 'язування всіх її місць.

Антигенпредставні клітини (АПК)

Ті, які можуть поглинути антиген і доставити його в необхідне місце. Існує три типи даних представників у нашому організмі.

  • Макрофагі. Зазвичай перебувають у стані спокою. Їх фагоцитарні можливості значно збільшуються, коли вони стимулюються для переходу в активну форму. Присутні поряд з лімфоцитами практично у всіх лімфоїдних тканинах.
  • Дендритні клітини. Характеризуються тривалими цитоплазматичними процесами. Їх основна роль діяти в якості ловців антигенів. Вони мають не фагоцитарну природу і знаходяться в лімфовузлах, тимусі, селезінці та шкірі.
  • B-лімфоцити. Виділяють на своїй поверхні молекули внутрішньомбранного імуноглобуліну (Ig), які функціонують як рецептори клітинних антигенів. Властивості антигенів дозволяють їм пов 'язувати тільки один тип чужорідної речовини. Це робить їх набагато ефективнішими, ніж макрофаги, які повинні поглинати будь-який сторонній матеріал, що потрапляє їм на шляху.

Нащадки В-клітин (плазматичних клітин) виробляють антитіла.