14. Антигенні детермінанти (епітопи)

Певна частина антигену або гаптену, яка реагує з імунною системою, називається антигенною детермінантою або епітопом. В основному це маленька частина молекули і часто складається тільки з декількох (від чотирьох до восьми) амінокислот або вуглеводних залишків. Одна антигенна молекула може нести декілька різних епітопів, кожний з характерною, фіксованою конфігурацією, яка визначається первинною, вторинною або третинною структурою молекули. Ці різні антигенні детермінанти розпізнаються роздільно імунною системою, і антитіла, які синтезуються, взаємодіють тільки з єдиним епітопом (тобто вони специфічні).

Специфічність антигену — це здатність вибірково реагувати з індукованими певним антигеном антитілами або сенсибілізованими лімфоцитами. Вона визначається активною хімічною групою, яку називають детермінантою специфічності, або антигенною детермінантою.

Антигенні детермінанти — це ділянки молекули біополімеру (антигену), які розпізнаються рецепторною зоною антитіла (його активним центром) або імунокомпетентних клітин і зв'язуються з нею. їх ще називають епітопами.З однією молекулою антигену одночасно може сполучатися кілька молекул антитіл. Кількість детермінантних груп на молекулі антигену може перевищувати кількість молекул антитіл, здатних з'єднатися з молекулою антигену. Частина епітопів може виявитися заблокованими молекулами антитіл унаслідок стеричних причин, оскільки розміри молекул антитіл перевищують відстань між детермінантними групами антигену. Результати вивчення валентності синтетичних антигенів свідчать, що білкова молекула має в середньому 5 – 15 детермінантних груп, однак їх кількість може досягати кількох сотень. У деяких природних білкових молекулах одна детермінанта припадає в середньому на поліпептид з молекулярною масою 5000.

Кількість епітопів у молекулі антигену залежить від багатьох причин. Якщо в молекулі біополімеру існує тільки одна детермінантна група певної будови, то утворення антитіл протии такої детермінанти не відбувається. Зі збільшенням у молекулі антигену числа ідентичних детермінантних груп (епітопна щільність) імунна відповідь на неї зростає до певної межі, за якою починає знижуватися.

Зниження імунної відповіді на антигени з високою епітопною щільністю пов'язане з механізмами активації В-лімфоцитів. Різні антигенні детермінанти білкових і поліцукридних антигенів мають неоднакове значення в індукуванні імунної відповіді та в реакції антиген —антитіло. Ті детермінанти, до яких найбільшою мірою утворюються і з якими найчастіше зв'язуються молекули антитіл та рецептори імунокомпетентних клітин, називають імунодомінантними. Як правило, вони локалізовані поверхнево і розміщені на кінцях амінокислотних та поліцукридних ланцюгів.

Білкові детермінанти. Антигенні детермінанти білків утворені комбінаціями амінокислотних залишків, що створюють певну просторову конфігурацію. Вони (|____;утворені кількома амінокислотними залишками у певному поєднанні і на певній відстані один від одного. Відповідно тип детермінанти визначається послідовністю амінокислот у поліпептидному ланцюзі, а також вторинною й третинною структурою молекули білка.

У молекулі білка вірусу тютюнової мозаїки, що складається із 158 залишків амінокислот, одна антигенна детермінанта визначається в послідовності 93-112. Не всі амінокислоти однаково впливають на формування цієї детермінанти. Якщо видалити 12 амінокислотних залишків з N-кінця, то детермінанта зберігається, але якщо видалити навіть 3 залишки з С-кінця, — вона втрачається.

У молекулах білків антигенні детермінанти можуть розміщуватися як на кінцях, так і всередині поліпептидного ланцюга. Розподіл епітопів уздовж білкової молекули може бути нерівномірним.

Так, усі три антигенні детермінанти молекули флагеліну зосереджені на одному з чотирьох його фрагментів, що утворюються при розщепленні бромціаном і мають молекулярну масу 17 000 кожний. Цей фрагмент, на відміну від інших, є відносно резистентним до дії протеолітичних ферментів. Це підтверджує той факт, що стійкість до протеолізу є фактором, який сприяє прояву антигенних властивостей біополімерів.

На глобулі білкової молекули епітопи розміщені поверхнево. У глобулярних білках з великим вмістом альфа-спіральних ділянок антигенні ділянки розміщені в місцях згинів скрученого в спіраль ланцюга. Ділянки бічних ланцюгів білкових молекул, що виступають за межі компактної структури, зазвичай містять велику кількість епітопів. У ділянках вгинання ланцюга епітопів мало, оскільки в них міститься багато молекул води, що ускладнює зв'язок з рецепторами. В одній молекулі білка можуть міститися детермінанти різної специфічності

Для ідентифікації антигенних детермінант білків використовують методи обмеженого протеолізу білкових молекул та дослідження антигенних властивостей фрагментів, що утворилися, а також хімічної модифікації молекул та їх часткової денатурації з втратою вторинної й третинної структур нативної молекули. Такі дослідження, як правило, потребують використання наборів антисироваток, одержаних від різних тварин та в різні терміни імунізації. Сукупність цих підходів та використання рентгеноструктурного аналізу, комп'ютерного моделювання дають змогу ідентифікувати епітопи білкових антигенів.

Поліцукридні детермінанти. Імунна специфічність поліцукридних антигенів визначається складом моноцукридів та типом зв'язку між ними в складі молекули. Детермінантами специфічності в поліцукридних антигенах можуть бути моно-, ди- і трицукриди або олігоцукриди, що складаються з 5 —6 моноцукридів. Так, специфічність декстранів визначається типом зв'язку між молекулами глюкози.

Розміри детермінант. Детермінанти білкових антигенів включають від 7 до 15 (в середньому 8 —10) залишків амінокислот. Розміри білкової антигенної детермінанти становлять у середньому 1,5 —4 нм (табл. 18).

Детермінанта поліцукридних антигенів складається з 3 — 6 залишків моноцукридів (олігоцукридна антигенна детермінанта). Розмір антигенної детермінанти декстрану (як і інших антигенів) визначається в реакції гальмування преципітації декстрану олігоцукридами, до складу яких входить різна кількість моноцукридів..

Чим більші за розмірами детермінанти, тим ефективніші вони в індукції імунної відповіді та в реакціях антиген —антитіло, оскільки можуть утворювати міцніші зв'язки в активному центрі антитіл та антигензв'язувальних рецепторах лімфоцитів. Велике значення для індукції імунної відповіді та прояву серологічної активності антигенів має відстань між окремими детермінантними групами в їхніх молекулах. Зв'язування антигену з антитілами можливе за певної щільності детермінант, яка має бути достатньо високою. Мінімальна відстань між детермінантами, що дає змогу сполучатися з антитілами, має становити 9,2—10,2 нм. Встановлено, що синтетичний антиген, у якому кінцевими детермінантами є L-тирозин-азобензоларсонат, індукує імунну відповідь при відстані між детермінантами не менш як 3,1 — 3,2 нм і за наявності в складі його молекули певної кількості залишків проліну, який зумовлює достатню ригідність ланцюга, а отже, і стійкість конформації молекули.