Антигены

Содержание

Определение антигена

Чужеродные вещества, или антигены, представляют собой вещества экзогенного или эндогенного происхождения, которые активируют иммунную систему и вызывают иммунный ответ. Они образуют «молекулы распознавания» — антитела и клеточные рецепторы, которые специфически связываются in vivo или in vitro с соответствующим антигеном.

Антигены — это общий термин, который обычно относится к высокомолекулярным веществам, несущим признаки чужеродной генетической информации, способным стимулировать выработку антител и специфически реагировать с ними.

Антигены и антитела

Каждая клетка, например инфекционный микроорганизм, имеет целый комплекс различных антигенов, против которых образуются многочисленные антитела. Каждое из антител распознает специфический антиген с поверхности микроорганизма, а не клетки в целом.

Свойства антигенов

Антигены обладают четырьмя основными свойствами — чужеродность, специфичность, антигенность, иммуногенность.

Чужеродность

Антигены являются продуктом чужеродного генотипа или измененной генетической информации.

Например: сывороточный белок кролика, введенный кроликам, индуцирует выработку большого количества антител, но не играет роли антигена у крупного рогатого скота. Собственные нормальные клетки организма не вызывают иммунного ответа, потому что они определяются как собственные в ходе эмбрионального развития. Возможно, что собственные клетки организма воспринимаются как чужеродные, когда в них происходят мутации, которые экспрессируют антигены, неизвестные иммунной системе.

Клетки некоторых органов, таких как хрусталик глаза, яички, ткани мозга и щитовидной железы, остаются изолированными от иммунокомпетентных клеток из-за наличия гематоэнцефалических барьеров и не распознаются в течение эмбрионального периода. Это причина, по которой их организму не удается развить терпимость, и они не признаются как свои собственные. В случае травмы, воспаления или другой причины, которая нарушает эти кроветворные барьеры, клетки этих органов воспринимаются как чужеродные и вызывают иммунный ответ. В ходе построения естественной иммунной толерантности возможны ошибки, которые могут привести к иммунному ответу против собственных структур.

Аутоиммунные заболевания являются результатом реакции против собственных антигенов. Эти заболевания являются хроническими из-за постоянной активации иммунной системы. Природные антигены являются биополимерами живых организмов. Мономеры, такие как аминокислоты, моносахариды, дисахариды, нуклеотиды, не являются антигенами. У них есть небольшая молекула со структурой, которая идентична тем же молекулам всех организмов и не воспринимается как чужеродная, потому что они не отражают генетическую уникальность живой системы.

Специфичность

Специфичность — отражает структурные особенности каждой антигенной молекулы.

Специфичность определяется наличием антигенных детерминант. Ответ антиген-антитело обусловлен распознаванием и повторным связыванием молекул через слабые нековалентные связи. Область контакта с антителом называется паратопом, а область контакта с антигеном — эпитопом. Эпитопы представляют собой небольшие структуры, состоящие из 3-4 аминокислот, моносахаридных остатков и других функциональных групп. Их расположение в антигенах различно, некоторые из которых расположены на поверхности молекулы, а другие появляются после частичного разрушения. Количество эпитопов антигенов определяет их валентность. Большинство из них многовалентные — имеют более двух одинаковых эпитопов.

Эпитопы связываются с паратопом или рецептором Т-клеток. Взаимодействие эпитоп-паратоп эквивалентно блокировке клавиш. Сила ассоциации между антигеном и антителом характеризуется сродством (константой ассоциацией) и авидностью — результатом количества эпитопов и валентности антител. Антиген может иметь мозаику из разных эпитопов или множества идентичных эпитопов. Распознающие молекулы антител или клеточные рецепторы специфически связываются с эпитопом, а не с антигенной молекулой в целом. Обычно эпитоп занимает место на молекуле, соответствующее 8-9 аминокислотам в белке или 5-6 остаткам сахара в полисахаридах. Если один организм реагирует с двумя разными, хотя и близкими антигенами, наблюдается перекрестная реактивность. Это обусловлено структурным сходством эпитопов двух антигенов и может иметь различное сродство антител к ним. Это означает, что нет абсолютной антигенной специфичности.

Антигенность

Антигенность — отражает способность антигена в той или иной степени взаимодействовать с антителами и иммунокомпонентными клетками, образующимися против него. Антигенность является выражением силы вызванного иммунного ответа.

Следовательно, происходит разделение антигенов на сильные антигены, которые в малых дозах при самом первом столкновении с иммунной системой вырабатывают большое количество антител и вызывают сильный иммунный ответ и слабые антигены, которые даже после многократного введения больших доз вызывают слабый иммунный ответ. Антигенность зависит от молекулярной массы, размера и сложности химической структуры. Это может быть изменено искусственно путем добавления или удаления эпитопов.

Иммуногенность

Иммуногенность — способность антигена вызывать сильный и длительный иммунный ответ. Это свойство выражается в собственном качестве антигенов индуцировать дифференцировку клеток памяти, которые при рецидиве отвечают быстрее и усиливают вызванный иммунный ответ.

Иммуногенность относится в основном к инфекционным агентам. Например, такие заболевания, как сальмонеллез и дизентерия, возникают с сильным иммунным ответом, но не создают длительного иммунитета. Это означает, что возбудителями этих заболеваний являются сильные антигены, но слабые иммуногены. Другим примером является корь, которая создает пожизненную антигенность. Очень редко можно иметь краснуху или скарлатину. Их возбудители являются высокоиммуногенными. Иммуногенность антигенов зависит от ряда факторов, таких как степень инородности, химический состав, структура, молекулярный вес.

Природные антигены

Натуральные природные антигены характерны для всех живых организмов и присутствуют в их клетках и биологических жидкостях. Набор природных антигенов в организме определяется его генотипом и отражает его биологическую уникальность. Эти антигены чужды другим особям одного и того же вида и провоцируют включение их иммунной системы.

Классификация природных антигенов производится по разным критериям:

по химическому составу — белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, липиды, гликопротеины, липопротеины, нуклеопротеины и др .;
по расположению — поверхностный и внутренний;
по физическим критериям — растворимый и связанный с клеткой;
по происхождению — аутоантигены, аллоантигены и ксеноантигены.

Существует несколько типов антигенной специфичности, которые отражают сложные филогенетические и онтогенетические изменения в биологических видах.

Антигенная специфичность

Специфичность относится к так называемым ксеноантигенам, общим для особей одного вида и не сохраняющимся в организмах других видов. Эта специфика возникла в ходе эволюции, и любой вид может быть охарактеризован своим собственным набором видов антигенов.
Групповой специфичностью характеризуются антигены, которые одинаковы в одной группе особей этого же вида, но отличаются от другой такой группы. Они называются аллоантигенами. Типичными примерами являются антигены группы крови, частота которых широко варьирует в популяции людей. Алоантигены являются препятствием для случайного переливания и трансплантации органов от одного вида к другому. Иммунный ответ в этом случае называется аллоиммунизацией.
Гетерологической специфичностью обладают антигены, общие для особей разных видов. Общие антигены были обнаружены у многих животных, растений и микроорганизмов. Фактически они представляют собой разные молекулы по структуре, но с одинаковыми или похожими эпитопами.
Аутологической специфичностью характеризуются аутоантигены, которые могут вызывать иммунный ответ у того же организма. Этот аутоиммунный процесс является результатом ошибок в распознавании чужеродного вещества, химической модификации макромолекул или отсутствия естественной толерантности.

Стадия специфичности характерна для антигенов, которые появляются во время онтогенеза. На каждой стадии эмбрионального развития появляются специфические антигены, которые отвечают потребностям морфогенеза. Эмбриональные антигены исчезают в течение первых дней после рождения, и их появление в послеродовом периоде заставляет их формировать антитела. Типичными примерами периодического появления и исчезновения антигенов являются три типа человеческого гемоглобина.

Различные уровни клеточной, тканевой и органоспецифичности обусловлены сходством антигенного состава клеток, органов или тканей у разных видов животных.

Гомологичные органы филогенетически близких организмов имеют одинаковые или очень похожие антигены, и это сходство уменьшается у эволюционно далеких видов.
Антигены, характерные для каждого органа, могут быть достоверно установлены.

Антигены печени и почек, мышечные белки, антигены сперматозоидов и тому подобное характеризуются низкой органоспецифичностью и выраженной органоспецифичностью.

Поделитесь информацией с другими:

Сен, 2020

Определение антигена

Антигены и антитела