Глава 2. Антигены

Определение антигена. Структурная организация антигенов: антигенные детерминанты, гаптены, носители. Понятие валентности. Виды антигенов. Первичные и вторичные аутоантигены. Комплексные и перекрестно-реагирующие антигены. Т-независимые и Т-зависимые антигены, механизмы индукции синтеза антител. Основные свойства антигенов: чужеродность, антигенность, иммуногенность и специфичность. Виды антигенной специфичности.

Ведущим фактором индукции и регуляции адаптивного иммунного ответа являются антигены.

Антигены – это высокомолекулярные химические соединения, которые генетически чужеродны для данного организма и способны вызывать против себя адаптивный иммунный ответ, т.е. систему специфических реакций, направленных на удаление этих веществ из организма.

Антигенами могут быть практически любые макромолекулы, особенно белки и полисахариды.

Структурные характеристики антигенов

Адаптивный иммунный ответ направлен не против всей макромолекулы антигена в целом, а против отдельных её участков, которые называются антигенными детерминантами. Именно эти участки взаимодействуют с рецепторами лимфоцитов и антителами.

Современное название антигенных детерминант – эпитопы.

Эпитоп – это часть молекулы антигена, обычно характеризующаяся химической и структурной индивидуальностью, которая обеспечивает специфичность антител и эффекторных Т-лимфоцитов, образующихся в процессе адаптивного иммунного ответа. Количество антигенных детерминант зависит от структуры молекулы и от ее размера. На одном носителе может быть несколько антигенных детерминант, например, на молекуле яичного альбумина содержится минимум 5 детерминант, на молекуле дифтерийного токсина – минимум 8 детерминант, на молекуле тиреотропина – более 40 детерминант.

Структура эпитопа комплементарна активному центру антител или Т-клеточному рецептору. В основе взаимодействия антигенов и антител лежит соответствие пространственной структуры: чем больше пространственное соответствие между антигеном и рецептором, тем сильнее их взаимодействие. Большую роль при этом играют размеры как антигенных эпитопов, так и активных центров антигенсвязывающих рецепторов, так как активные центры рецепторов, как правило, представляют собой своего рода «впадины», которые заполняются антигенной детерминантой.

По структуре антигенные детерминанты бывают двух типов – линейные, если они состоят из непрерывных цепей аминокислотных или гексозных остатков, и конформационные, если они представляют собой более сложные трехмерные структуры. Т-лимфоциты, как правило, распознают линейные, а В-лимфоциты – конформационные детерминанты. По доступности к взаимодействию антигенные детерминанты могут быть доминантными или скрытыми, в зависимости от того, могут или не могут они быть распознаны лимфоцитами и индуцировать иммунный ответ в данной ситуации.

Те эпитопы, которые распознаются В-лимфоцитами и против которых синтезируются антитела, называются В-клеточными эпитопами, или гаптенами (синонимы). Каждый клон В-лимфоцитов специфически реагирует только на один гаптен.

Термин гаптен (от греч. haptein – связывать) был введен Нобелевским лауреатом (1930г.) K. Ландштейнером, внесшим большой вклад в изучение химического строения и структуры антигенов. Гаптены – это небольшие по размеру химические группировки. Они могут быть составной частью молекулы природного антигена, а могут быть экзогенного происхождения, например, лекарственные препараты и их метаболиты, продукты пищевой, сельскохозяйственной, бытовой и промышленной химии и др. Гаптен обладает иммуногенностью только в том случае, когда связан с белком-носителем.

Основная часть молекулы антигена (97% молекулы антигена, та, что не является гаптеном) называется носителем. Носитель антигена может содержать свои собственные антигенные детерминанты. Они называются детерминантами носителя.

Эти детерминанты распознают Т-лимфоциты, и против них направлены реакции клеточного адаптивного иммунитета. Поэтому их ещё называют Т-клеточными эпитопами. Как правило, детерминанты носителя больше по размеру и сложнее по строению, чем гаптены. В белковых антигенах ими обычно являются короткие пептиды, содержащие в среднем от 6 до 20 аминокислотных остатков.

Таким образом, любой антиген можно представить в виде двух функциональных единиц: носителя и гаптена, расположенного на поверхности молекулы. В молекулах естественных антигенов носителями чаще всего являются белки и полисахариды, а также липополисахариды и нуклеиновые кислоты. В искусственных антигенах роль носителей выполняют синтетические полипептиды, полисахариды, полиэлектролиты и другие органические полимеры (рис. 18).

Липиды и стероиды неантигенны, но могут играть роль гаптенов и при соединении с белками вызывать синтез антител.

Существуют антигены, не содержащие чужеродных для организма детерминант носителя, но включающие в свой состав чужеродные гаптены. Эти антигены, связываясь с собственными белками организма (чужой гаптен + свой белок), как правило, не вызывают активации Т-лимфоцитов, а только синтез антител.

В роли гаптена может выступать, например, пикриловая кислота, которая при соединении с белками кожи приобретает антигенность и вызывает кожные аллергические реакции. Продукт распада пенициллина - бензилпенициллиновая кислота, ассоциируясь с белками сыворотки крови, вызывает в некоторых случаях значительный синтез антител, что лежит в основе патогенеза лекарственной аллергии на пенициллин.