Антигены

Автор: Сагар Ариал

Пер. с англ. Н.Д. Фирсововй (2019)

Антиген представляет собой вещество, обычно белкового происхождения, реже полисахарид, который генерирует специфический иммунный ответ и индуцирует образование специфического антитела или специально сенсибилизированных Т-лимфоцитов или их обоих.

Хотя все антигены распознаются специфическими лимфоцитами или антителами, только некоторые антигены способны активировать лимфоциты. Молекулы, которые стимулируют иммунный ответ, называются иммуногенами.

Эпитоп представляет собой иммунологически активные области иммуногена (или антигена), которые связываются с антигенспецифическими мембранными рецепторами на лимфоцитах или секретируемыми антителами. Эпитопы также называются антигенными детерминантами.

Аутоантигены являются собственными антигенами человека. Примеры: тиреоглобулин, ДНК, ткань роговицы и т. д.

Аллоантигены – это антигены, обнаруженные у разных представителей одного и того же вида (например, антигены эритроцитов A и B).

Гетерофильные антигены являются идентичными антигенами, обнаруженными в клетках разных видов. Примеры: антиген Форсмана, перекрестно реагирующие микробные антигены и т. д.

Адъюванты представляют собой вещества, которые сами по себе не являются иммуногенными, но усиливают иммуногенность любого вводимого иммуногена.

Антиген

Химическая природа антигенов (иммуногенов)

Белки

Подавляющее большинство иммуногенов являются белками. Это могут быть чистые белки, а могут быть гликопротеины или липопротеины. Белки, как правило, очень хорошие иммуногены.

Полисахариды

Чистые полисахариды и липополисахариды являются хорошими иммуногенами.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты обычно плохие иммуногены. Однако в том случае, когда они одноцепочечные или в комплексе с белками, они могут стать иммуногенными.

Липиды

Обычно липиды не являются иммуногенными, хотя они могут быть гаптенами.

Типы антигенов на основании их происхождения

Экзогенные антигены

Эти антигены, попадая в организм, начинают циркулировать в его жидкостях и задерживаются АРС (antigen-processing cells, антиген-презентирующие клетки, к которым относятся макрофаги, дендритные клетки и т. д.).
Поглощение экзогенных антигенов APC в основном опосредовано фагоцитозом.
Примеры: бактерии, вирусы, грибки и т. д.
Некоторые антигены начинаются как экзогенные, а затем становятся эндогенными (например, внутриклеточные вирусы).

Эндогенные антигены

Это собственные клетки организма, или их фрагменты, соединения или произведенные антигенные продукты.
Эндогенные антигены обрабатываются макрофагами, которые позже принимаются цитотоксическими Т-лимфоцитами.
Эндогенные антигены включают ксеногенные (гетерологичные), аутологичные и идиотипические или аллогенные (гомологичные) антигены.
Примеры: антигены группы крови, HLA (антигены гистосовместимости лейкоцитов) и др.

Аутоантигены

Аутоантиген обычно представляет собой нормальный белок или комплекс белков (иногда ДНК или РНК), который распознается иммунной системой пациентов, страдающих определенным аутоиммунным заболеванием.
В норме эти антигены не должны быть мишенью иммунной системы, но, в основном из-за генетических факторов и факторов окружающей среды, нормальная иммунологическая толерантность к такому антигену у этих пациентов утрачена.
Примеры: нуклеопротеины, нуклеиновые кислоты и др.

Типы антигенов на основании иммунного ответа

Полный антиген или иммуноген

Обладает антигенными свойствами denovo, то есть способен самостоятельно генерировать иммунный ответ.
Высокая молекулярная масса (более 10 000).
Белок или полисахарид.

Неполный антиген или гаптен

Это посторонние вещества, обычно небелковые.
Неспособные вызывать иммунный ответ сами по себе, они требуют, чтобы молекула-носитель действовала как полный антиген.
Молекула-носитель помогает вызвать иммунный ответ, не являясь антигенным компонентом. Пример: сывороточный белок, такой как альбумин или глобулин.
Низкая молекулярная масса (менее 10 000).
Гаптены могут специфически реагировать с соответствующими антителами.
Примеры: капсульный полисахарид пневмококка, полисахарид «С» бета-гемолитических стрептококков, кардиолипиновые антигены и т. д.

Детерминанты антигенности

Целый антиген не вызывает иммунного ответа, и лишь небольшая его часть индуцирует В- и Т-клеточный ответ.
Небольшая область химической группировки на молекуле антигена, которая определяет специфический иммунный ответ и специфически реагирует с антителом, называется антигенной детерминантой.

Свойства антигенов / Факторы, влияющие на иммуногенность

Иммуногенность определяется следующими факторами:

Чужеродность

Чтобы вызвать иммунный ответ, антиген должен быть чужеродным веществом для организма.

Молекулярный размер

Наиболее активные иммуногены обычно имеют молекулярную массу от 14 000 до 60 000 Да.
Примеры: столбнячный анатоксин, яичный альбумин, тиреоглобулин – обладают высокой антигенной активностью, а инсулин (5700) не является антигенным или является слабо антигенным.

Химическая природа и состав

В целом, чем сложнее химическое вещество, тем более иммуногенным оно будет.
Антигены – это в основном белки, а некоторые – полисахариды.
Предполагается, что присутствие ароматического радикала имеет большое значение для жесткости и антигенности вещества.

Физическая форма

В целом, антигены в виде частиц являются более иммуногенными, чем те, которые растворимы.
Денатурированные антигены более иммуногенны, чем нативная форма.

Антигенная специфичность

Специфичность антигена зависит от специфических активных участков на антигенных молекулах (антигенные детерминанты).
Антигенные детерминанты, или эпитопы представляют собой области антигена, которые специфически связываются с молекулой антитела.

Видовая специфика

Ткани всех особей определенного вида обладают видоспецифичными антигенами.
Белки крови человека можно дифференцировать от белков животных с помощью специфической реакции антиген-антитело.

Органоспецифичность

Орган-специфические антигены ограничены конкретным органом или тканью.
Определенные белки мозга, почек, хрусталика и тиреоглобулин одного вида разделяют специфичность с другими видами.

Ауто-специфичность

Аутологичные антигены, или аутоантигены обычно не являются иммуногенными, но при определенных обстоятельствах белок хрусталика, тиреоглобулин и другие могут действовать как аутоантигены.

Генетические факторы

Некоторые вещества являются иммуногенными для одного вида, но не для другого.
Аналогичным образом, некоторые вещества являются иммуногенными для одного человека, но не для других (то есть отвечающие и не отвечающие).
Виды или особи могут иметь измененные гены, которые кодируют рецепторы антигена на В- и Т-лимфоицтах или не иметь их.
Они могут не иметь подходящих генов, необходимых APC для представления антигена Т-лимфоцитам-помощникам.

Возраст

Возраст также может влиять на иммуногенность.
Обычно очень молодые и очень старые особи имеют пониженную способность вызывать иммунный ответ в ответ на иммуноген.

Разлагаемость

Антигены, которые легко фагоцитируются, обычно являются более иммуногенными.
Это связано с тем, что для большинства антигенов (Т-зависимых антигенов) развитие иммунного ответа требует, чтобы антиген подвергался фагоцитозу, обрабатывался и представлялся вспомогательным Т-лимфоцитам антиген-презентирующей клеткой (АРС).

Доза антигена

Доза введения иммуногена может влиять на его иммуногенность.
Существует доза антигена, выше или ниже которой иммунный ответ не будет оптимальным.

Путь введения

Путь введения антигена может изменить природу ответа.
Как правило, подкожный путь лучше, чем внутривенный или внутрижелудочный.
Антиген, вводимый внутривенно, сначала переносится в селезенку, тогда как антиген, вводимый подкожно, перемещается сначала в локальные лимфатические узлы.

Адъюванты

Вещества, которые способны усиливать иммунный ответ на иммуноген, называются адъювантами.
Использование адъювантов, однако, часто затрудняется нежелательными побочными эффектами, такими как лихорадка и воспаление.
Пример: гидроксид алюминия.

Суперантигены

Когда иммунная система сталкивается с обычным Т-зависимым антигеном, только небольшая часть (1 из 104-105) популяции Т-лимфоцитов способна распознавать антиген и становиться активированными (моноклональный / олигоклональный ответ).
Однако есть некоторые антигены, которые поликлонально активируют большую часть Т-лимфоцитов (до 25%). Эти антигены называются суперантигенами.
Примерами суперантигенов являются: стафилококковые энтеротоксины (пищевое отравление), стафилококковый токсический шок-токсин (синдром токсического шока), стафилококковые отшелушивающие токсины (синдром ошпаренной кожи) и стрептококковые пирогенные экзотоксины (шок).
Хотя лучше всего изучены бактериальные суперантигены, существуют также суперантигены, связанные с вирусами и другими микроорганизмами.
Заболевания, связанные с воздействием суперантигенов, частично связаны с гиперактивацией иммунной системы и последующим выделением биологически активных цитокинов активированными Т-лимфоцитами.