84

3. Антигени

3.1. Поняття про антигени та антигенні детермінанти. Основні властивості антигенів: імуногенність і специфічність

Антигени – це природні біополімери чи їх синтетичні аналоги, котрі при введенні в організм (підшкірно, внутрішньошкірно, нашкірно, на слизові оболонки, внутрішньом’язово, внутрішньочеревинно, внутрішньовенно, через рот) здатні викликати імунну відповідь, а саме: стимулювати клітини імунної системи, синтез антитіл і специфічно реагувати з ними. Теоретично будь-яка молекула, що потрапила до організму, може бути антигенною, якщо вона сприймається чужерідною і дає імунну відповідь. Антиген слід розглядати з двох позицій: як біологічний маркер і як учасник імунного процесу. Повноцінні антигени мають дві обов’язкові і взаємозв’язані властивості – імуногенність та специфічність.

Імуногенність – це властивість антигена викликати імунну відповідь. Специфічність антигена – це його здатність вибірково реагувати із специфічними антитілами чи сенсибілізованими лімфоцитами, що з’являються після імунізації. Одна і та ж антигенна молекула має ділянки, що обумовлюють імуногенність (ділянка, що розпізнається імунокомпетентними лімфоцитами і викликає їх сенсибілізацію) та специфічність (ділянка, яка специфічно взаємодіє з антитілом). Ті ділянки, що відповідають за специфічність, реагують з В-лімфоцитами, а несуча частина антигену обумовлює імуногенність та здатна до зв’язування з Т-лімфоцитами. Також антигенна молекула має ділянки, які можуть активувати метаболічні процеси в макрофагах. Як правило, молекули антигенів містять численні детермінанти (епітопи), яким специфічно відповідають активні центри антитіл (антидетермінанти – паратопи). Специфічність антигена зумовлюється набором детермінант – епітопною щільністю. Від числа антигенних детермінантів залежить валентність антигену. Чим більша молекулярна маса антигену, тим вища його валентність (властиво для полівалентних анигенів). Антигенність макромолекул виявляється зазвичай, якщо їх маса перевищує 10 кДа. Під антигенністю розуміють наявність в макромолекулах структур – антигенних детермінант, які здатні до специфічної взаємодії з ефекторами імунної відповіді (імуноглобулінами та сенсибілізованими лімфоцитами). Антигенні детермінанти (епітопи) являють собою невеликі у відношенні до цілої молекули фрагменти, певним чином орієнтовані у просторі, наприклад, 5-7 амінокислот чи 3-6 залишків моносахарів. Кожна з антигенних детермінант макромолекули здатна індукувати утворення специфічних антитіл, які можуть відрізнятися за афінністю, тобто міцністю зв’язування з певним епітопом.

3.2. Повноцінні антигени, гаптени, напівгаптени, кон’юговані антигени, ад’юванти

Антигени умовно підрозділяють на повноцінні та неповноцінні (гаптени та напівгаптени). Повноцінними атигенами є ті, що мають дві основні властивості – специфічність та імуногенність, отже вони повинні мати виражені антигенні детермінанти (епітопи) та носій (шлепер – schlepper, нім. – тягач, буксир).

Деякі низькомолекулярні речовини містять лише одну антигенну детермінанту, але у них відсутня ділянка, яка відповідає за імуногенність (шлепер) і яка розпізнається сенсибілізованими лімфоцитами. Такі молекули називають гаптенами. Вони здатні індукувати імунну відповідь тільки після зв’язування з повним антигеном (носієм). Тобто самостійно вони не викликають утворення антитіл, але можуть взаємодіяти з антитілами, утвореними у відповідь на введення гаптену з носієм, частіше за все, білком (шлепером), або ад’ювантом (неспецифічним активатором імунної відповіді). Так, очищені капсульні полісахариди пневмококів не імуногенні для кролів. Водночас інтактні пневмококи, що містять капсули, здатні викликати у них імунну відповідь. Антитіла, які при цьому утворюються, однаково специфічно взаємодіють як з інтактними пневмококами, так і з очищеними полісахаридними капсулами.

Багато неорганічних та низькомолекулярних органічних речовин, в тому числі лікарських препаратів (наприклад, пеніцилін), діють як гаптени. Вони приєднуються до білків хазяїна (білків плазми крові, тканин) або інших носіїв і утворюють повні антигени. Таким же чином зазвичай діють ліпіди та гомополісахариди, які стають повноцінними антигенами тільки в результаті взаємодії з білковим носієм. Фактично антигенну детермінанту будь-якого повного антигену можна розглядати як гаптен. Якщо її виділити та змінити, можна штучно конструювати антигени з новою специфічністю. Антигени, які були отримані шляхом приєднання до молекули білка певної групи, що забезпечує нову імунологічну специфічність, називають кон’югованими антигенами. Специфічність антигену можна підвищити при введенні в його молекулу різних хімічних радикалів. При імунізації тварин кон’югованими антигенами з діазобензолом утворються антитіла, які здатні реагувати як з комплексним антигеном, так і з нативним білком, тобто додатково з’являється нова структурна специфічність.

Особливу групу складають напівгаптени, які представлені низькомолекулярними речовинами, частіше всього галогенами (йод, бром, хлор, фтор). Самі по собі вони не володіють ані специфічністю, ані імуногенністю, але при взаємодії з білками сироватки крові або тканин вони стають повноцінними антигенами. Так, імунізація тварин кон’югованими антигенами, які містять галоген (наприклад, йод), призводить до утворення антитіл, які взаємодіють з будь-якими йодованими білками, але не реагують з нативними протеїнами. Тобто йод маскує видову специфічність білка і призводить до появи нової групової специфічності, яка пов’язана саме з ним.

З метою збільшення імуногенності антигенів, що дуже важливе при щепленні, використовують ад’юванти: гідроксид і фосфат алюмінію, фосфат кальцію, а також повний ад’ювант Фрейнда, який містить вбиті клітини мікобактерій туберкульозу, мінеральну олію та емульгатор. Ад’юванти мають здатність неспецифічно підвищувати імуногенність антигенів і силу імунної відповіді. Їх додають до низькомолекулярних антигенів, наприклад, Vi-антиген сальмонел, екзотоксинів та деяких гаптенів при створенні вакцин. Зараз створено препарати штучних ад’ювантів на основі поліелектролітів, токсоїдів та фрагментів пептидоглікану бактерій. Вони використовуються з метою збільшення імуногенності низькомолекулярних антигенів (як природних, так і штучних) при створенні різних імунобіологічних препаратів.