Антигеном стає будь-яка речовина, яку організм вважає чужорідним або небезпечним. Проти антигенів виробляються антитіла, і це називається імунною відповіддю. Антигени розділяються на види, мають різні властивості і навіть бувають неповними.
З точки зору науки, антиген - це молекула, яка пов 'язується з антитілом. Зазвичай антигенами стають білки, однак якщо прості речовини, як метали, зв 'яжуться з білками організму та їх модифікаціями, вони теж зробляться антигенами, хоча самі по собі антигенними властивостями не володіють.
Велика частина антигенів складається з білкової і небілкової частини. Білкова частина відповідає за функцію антигену, а небілкова надає йому специфічність. Це слово означає здатність антигену взаємодіяти лише з тими антитілами, які можна порівняти з ним.
Зазвичай антигенами стають частини мікроорганізмів: бактерій або вірусів, вони мають мікробне походження. Антигени немикробного походження - це пилок і білки: яєчні, поверхневі білки клітин, трансплантати органів і тканин. А якщо антиген викликає у людини алергію, то називається алергеном.
У крові є спеціальні клітини, які розпізнають антигени: В-лімфоцити і Т-лімфоцити. Перші можуть упізнати антиген у вільному вигляді, а другі в комплексі з білком.
Антигени і антитіла
Щоб впоратися з антигенами, організм виробляє антитіла - це білки групи імуноглобулінів. З антигенами антитіла зв 'язуються за допомогою активного центру, проте для кожного антигена потрібен свій активний центр. Саме тому антитіла такі різноманітні - до 10 млн. видів.
Складаються антитіла з двох частин, кожна з них містить по два білкові ланцюги - важкий і легкий. І на обох половинах молекули розташовано по активному центру.
Виробляють антитіла лімфоцити, причому один лімфоцит може зробити тільки один вид антитіл. Коли в організм потрапляє антиген, кількість лімфоцитів різко зростає, і всі вони створюють антитіла, щоб швидше отримати потрібне. А потім, щоб зупинити поширення антигену, антитіло збирає його в згусток, який згодом приберуть макрофаги.
Види антигенів
Антигени поділяють за походженням і за здатністю активувати В-лімфоцити. За походженням антигени бувають:
- Екзогенні, які проникають в організм з навколишнього середовища, коли людина вдихає пилок або щось проковтує. Такий антиген може потрапити і при ін 'єкції. Опинившись в організмі, екзогенні антигени намагаються проникнути в дендритні клітини, для чого або захоплюють і перетравлюють тверді частинки, або утворюють на клітці мембранні везикули. Після цього антиген розпадається на фрагменти, і дендритні клітини передають їх Т-лімфоцитам.
- Ендогенні - це антигени, які зароджуються в самому організмі або в ході метаболізму, або через інфекції: вірусних, або бактеріальних. Частини ендогенних антигенів з 'являються на поверхні клітини у зв' язку з білками. І якщо цитотоксичні лімфоцити виявлять їх, тоді Т-клітини почнуть виробляти токсини, які знищать або розчинять заражену клітку.
- Аутоантігени - це звичайні білки і білкові комплекси, які в тілі здорової людини не розпізнаються. Але в організмі людей, які страждають від аутоімунних хвороб, імунна система починає впізнавати їх як чужорідні або небезпечні речовини, в результаті нападає на здорові клітини.
За здатністю активувати В-лімфоцити антигени діляться на Т-незалежні і Т-залежні.
Т-незалежні антигени можуть активувати В-лімфоцити без допомоги Т-лімфоцитів. Зазвичай це полісахариди, в структурі яких багаторазово повторюється антигенна детермінанта (фрагмент макромолекули антигена, розпізнаваний імунною системою). Бувають двох типів: I тип призводить до вироблення антитіл різної специфічності, II тип такої реакції не викликає. Коли Т-незалежні антигени активують В-клітини, останні йдуть до країв лімфатичних вузлів і починають розростатися, причому Т-лімфоцити в цьому не беруть участі.
Т-залежні антигени здатні викликати виробництво антитіл тільки за допомогою Т-клітин. Частіше такі антигени - це білки, антигенна детермінанта в них майже не повторюється. Коли В-лімфоцити впізнають Т-залежний антиген, вони зміщуються в центр лімфатичних вузлів, де за допомогою Т-клітин починають розростатися.
Через вплив Т-залежних і Т-незалежних антигенів В-лімфоцити стають плазмоцитами - клітинами, які виробляють антитіла.
Ще бувають і антигени пухлин, вони називаються неоантигенами і з 'являються на поверхні пухлинних клітин. Звичайні, здорові клітини такі антигени створити не можуть.
Властивості антигенів
У антигенів є дві властивості: специфічність та імуногенність.
Специфічність - це коли антиген може взаємодіяти тільки з певними антитілами. Ця взаємодія зачіпає не весь антиген, а тільки одну його маленьку ділянку, яка називається епітоп або антигенна детермінанта. Один антиген може мати сотні епітопів з різною специфічністю.
У білках епітоп складається з сукупності амінокислотних залишків, і розмір однієї антигенної детермінанти білка варіюється від 5 до 20 залишків амінокислот.
Епітопи бувають двох видів: По-клітинні і Т-клітинні. Перші створені з залишків амінокислот з різних частин молекули білка, вони розташовані на зовнішній частині антигену і утворюють виступи або петлі. Такий епітоп містить від 6 до 8 цукрів і амінокислот.
У Т-клітинних антигенних детермінантах амінокислотні залишки розташовані в лінійній послідовності, і порівняно з В-клітинним, цих залишків більше. Щоб розпізнати В-клітинні і Т-клітинні епітопи лімфоцити використовують різні способи.
Імуногенність - це здатність антигену викликати імунну відповідь організму. В імуногенності буває різний ступінь: одні антигени легко провокують імунну відповідь, інші ні. На ступінь імуногенності впливає:
- Чужорідність. Сила імунної відповіді залежить від того, як організм запізнюється антиген: як частина своїх структур або як щось чуже. І чим більше чужорідності буде в антигені, тим сильніше відреагує імунна система, і тим вище виявиться ступінь імуногенності.
- Природа антигена. Найвідчутніша імунна відповідь викликають білки, у чистих ліпідів, полісахаридів і нуклеїнових кислот такої здатності немає: на них імунітет реагує слабо. А, наприклад, ліпопротеїни, ліпополісахариди і глікопротеїни можуть викликати досить сильну імунну відповідь.
- Молекулярна маса. Антиген з великою молекулярною масою - від 10 кД, - викликає більшу імунну відповідь, тому що має більше епітопів і може взаємодіяти з багатьма антитілами.
- Розчинність. У нерозчинних антигенів імуногенність виражена сильніше, тому що вони довше затримуються в організмі, що дає імунній системі час на більш відчутну відповідь.
Крім цього, на імуногенність впливає і хімічна будова антигена: чим більше в структурі ароматичних амінокислот, тим сильніше відгукнеться імунна система. Причому, навіть якщо молекулярна маса виявиться невеликою.
Гаптени: неповні антигени
Гаптени - це антигени, які, потрапивши в організм, не можуть спровокувати відповідь імунної системи. Імуногеність у них вкрай низька, тому гаптени називають "неповноцінними" антигенами.
Зазвичай це низькомолекулярні з 'єднання. Організм розпізнає в них чужорідні речовини, але оскільки їх молекулярна маса дуже низька - до 10 кД, - імунної відповіді не виникає.
Але гаптени можуть взаємодіяти з антитілами і лімфоцитами. І вчені проводили дослідження: штучно збільшували гаптен, з 'єднавши його з великою молекулою білка, в результаті чого "неповноцінному" антигену вдавалося викликати імунну відповідь.