Meile geneetiliselt võõraid eriaineid, mis kutsuvad esile organismi immuunvastuse spetsiifiliste B- ja/või T-lümfotsüütide aktiveerimise kaudu, nimetatakse antigeenideks. Antigeenide omadused viitavad nende koostoimele antikehadega. Seda reaktsiooni võivad põhjustada peaaegu kõik molekulaarsed struktuurid, näiteks valgud, süsivesikud, lipiidid jne.
Enamasti on need bakterid ja viirused, mis iga sekund meie elust püüavad rakkudesse pääseda, et oma DNA-d üle kanda ja paljundada.
Struktuur
Võõrstruktuurid on tavaliselt suure molekulmassiga polüpeptiidid või polüsahhariidid, kuid oma funktsioone võivad täita ka teised molekulid, nagu lipiidid või nukleiinhapped. Väiksemad moodustised muutuvad selleks aineks, kui neid kombineerida suurema valguga.
Antigeenid sobivad antikehaga. Kombinatsioon on väga sarnane luku ja võtme analoogiaga. Igas Y-kujulises antikehamolekulis on vähem altvähem alt kaks seondumispiirkonda, mis võivad kinnituda antigeeni spetsiifilise saidi külge. Antikeha on võimeline samaaegselt seonduma kahe erineva raku samade osadega, mis võib viia naaberelementide agregatsioonini.
Antigeenide struktuur koosneb kahest osast: informatsioonilisest ja kandjast. Esimene määrab geeni spetsiifilisuse. Selle eest vastutavad teatud valgu osad, mida nimetatakse epitoopideks (antigeensed determinandid). Need on molekulide fragmendid, mis provotseerivad immuunsüsteemi reageerima, sundides seda end kaitsma ja tootma sarnaste omadustega antikehi.
Kandjaosa aitab ainel kehasse tungida.
Keemiline päritolu
- Valgud. Antigeenid on tavaliselt suured orgaanilised molekulid, mis on valgud või suured polüsahhariidid. Nad teevad suurepärast tööd tänu oma suurele molekulmassile ja struktuursele keerukusele.
- Lipiidid. Neid peetakse madalamateks nende suhtelise lihtsuse ja struktuurilise stabiilsuse puudumise tõttu. Valkude või polüsahhariididega seotuna võivad nad aga toimida terviklike ainetena.
- Nukleiinhapped. Antigeenide rolliga halvasti sobiv. Antigeenide omadused puuduvad neis suhtelise lihtsuse, molekulaarse paindlikkuse ja kiire lagunemise tõttu. Nende vastaseid antikehi saab toota kunstliku stabiliseerimise ja immunogeense kandjaga seondumise teel.
- Süsivesikud (polüsahhariidid). Iseenesest liiga väikesed, et toimidaeraldi, kuid erütrotsüütiliste veregrupi antigeenide puhul võivad valgu- või lipiidikandjad aidata kaasa vajaliku suuruse saavutamisele ning külgahelatena esinevad polüsahhariidid annavad immunoloogilise spetsiifilisuse.
Põhifunktsioonid
Antigeeniks nimetamiseks peavad ainel olema teatud omadused.
Esiteks peab see olema võõras organismile, kuhu ta soovib siseneda. Näiteks kui siirdatud retsipient saab doonorelundi, millel on mitu olulist HLA (inimese leukotsüütide antigeeni) erinevust, tajutakse elundit võõrana ja retsipient lükkab selle seejärel tagasi.
Antigeenide teine funktsioon on immunogeensus. See tähendab, et immuunsüsteem peaks võõrainet tajuma agressorina, kui see tungib, põhjustab reaktsiooni ja sunnib seda tootma spetsiifilisi antikehi, mis võivad sissetungijat hävitada.
Selle kvaliteedi eest vastutavad paljud tegurid: struktuur, molekuli kaal, kiirus jne. Olulist rolli mängib see, kui võõras see inimesele on.
Kolmas omadus on antigeensus – võime tekitada teatud antikehades reaktsiooni ja nendega seostuda. Selle eest vastutavad epitoobid ja nendest sõltub tüüp, millesse vaenulik mikroorganism kuulub. See omadus võimaldab tal seostuda T-lümfotsüütide ja teiste ründavate rakkudega, kuid ei suuda ise immuunvastust esile kutsuda.
Näiteks väiksema molekulmassiga osakesed(hapteenid) on võimelised seostuma antikehaga, kuid selleks peavad nad seostuma makromolekuliga kandjana, et reaktsioon ise käivitada.
Kui doonori antigeeni kandvad rakud (nt punased verelibled) kantakse üle retsipiendile, võivad need olla immunogeensed samamoodi nagu bakterite välispinnad (kapsel või rakusein) ja pinnastruktuurid teistest mikroorganismidest.
Koloidne olek ja lahustuvus on antigeenide olulised omadused.
Täielikud ja mittetäielikud antigeenid
Sõltuv alt sellest, kui hästi nad oma funktsioone täidavad, on neid kahte tüüpi: täielikud (koosnevad valgust) ja mittetäielikud (hapteenid).
Täielik antigeen võib olla samaaegselt immunogeenne ja antigeenne, indutseerida antikehade teket ning astuda nendega spetsiifilistesse ja jälgitavatesse reaktsioonidesse.
Hapteenid on ained, mis oma pisikese suuruse tõttu ei saa immuunsüsteemi mõjutada ja peavad seetõttu ühinema suurte molekulidega, et neid saaks toimetada kuriteopaigale. Sel juhul muutuvad nad täielikuks ja hapteeni osa vastutab spetsiifilisuse eest. Määratud in vitro reaktsioonidega (laboris tehtud uuringud).
Selliseid aineid nimetatakse võõr- või mitte-iseaineteks ning keha enda rakkudes leiduvaid aineid nimetatakse auto- või omaantigeenideks.
Konkreetsus
- Liigid – esinevad elusorganismides,kuuluvad samasse liiki ja millel on ühised epitoobid.
- Tüüpiline – juhtub täiesti erinevate olenditega. Näiteks on see identsus stafülokoki ja inimese sidekudede või punaste vereliblede ja katkubatsilli vahel.
- Patoloogiline – võimalik pöördumatute muutustega raku tasandil (näiteks kiirguse või ravimite tõttu).
- Stage-spetsiifiline – tekib ainult mingis eksistentsifaasis (lootel loote arengu ajal).
Autoantigeenid hakkavad tootma tõrgete korral, kui immuunsüsteem tunneb teatud kehaosad võõraks ja püüab neid antikehadega sünteesides hävitada. Selliste reaktsioonide olemus pole siiani täpselt kindlaks tehtud, kuid põhjustab selliseid kohutavaid ravimatuid haigusi nagu vaskuliit, SLE, hulgiskleroos ja paljud teised. Nende juhtumite diagnoosimiseks on vaja in vitro uuringuid, mis leiavad ohjeldamatuid antikehi.
Veretüübid
Kõigi vererakkude pinnal on tohutul hulgal erinevaid antigeene. Kõik need on ühendatud tänu spetsiaalsetele süsteemidele. Kokku on rohkem kui 40.
Erütrotsüütide rühm vastutab vere kokkusobivuse eest vereülekande ajal. See hõlmab näiteks ABO seroloogilist süsteemi. Kõigil veregruppidel on ühine antigeen - H, mis on ainete A ja B moodustumise eelkäija.
1952. aastal teatati Mumbaist väga haruldasest näitest, kus antigeenid A, B ja Hpuudub punastes verelibledes. Seda veregruppi nimetati "Bombay" või "viiendaks". Sellised inimesed saavad vastu võtta ainult oma rühma verd.
Teine süsteem on Rh-tegur. Mõned Rh-antigeenid esindavad erütrotsüütide membraani (RBC) struktuurseid komponente. Kui need puuduvad, on kest deformeerunud ja põhjustab hemolüütilist aneemiat. Lisaks on Rh raseduse ajal väga oluline ning selle kokkusobimatus ema ja lapse vahel võib põhjustada suuri probleeme.
Kui antigeenid ei ole membraanistruktuuri osad (nagu A, B ja H), ei mõjuta nende puudumine punaste vereliblede terviklikkust.
Koostoime antikehadega
Võimalik ainult siis, kui mõlema molekulid on piisav alt lähedal, et mõned üksikud aatomid mahuksid komplementaarsetesse õõnsustesse.
Epitoop on antigeenide vastav piirkond. Antigeenide omadused võimaldavad enamikul neist olla mitu determinanti; kui kaks või enam neist on identsed, loetakse sellist ainet mitmevalentseks.
Teine viis interaktsiooni mõõtmiseks on seondumise aviidsus, mis peegeldab antikeha/antigeeni kompleksi üldist stabiilsust. See on määratletud kui kõigi selle kohtade sidumistugevus.
Antigeeni esitlevad rakud (APC)
Need, kes suudavad antigeeni absorbeerida ja selle õigesse kohta toimetada. Neid esindajaid on meie kehas kolme tüüpi.
- Makrofaagid. Tavaliselt on nad puhkeolekus. Nende fagotsüütilised võimedsuurenevad oluliselt, kui neid stimuleeritakse aktiivseks muutuma. Esineb koos lümfotsüütidega peaaegu kõigis lümfoidkudedes.
- Dendriitrakud. Iseloomulikud pikaajalised tsütoplasmaatilised protsessid. Nende peamine ülesanne on toimida antigeenide püüdjatena. Nad on olemuselt mittefagotsüütilised ja neid leidub lümfisõlmedes, harknääres, põrnas ja nahas.
B-lümfotsüüdid. Nad eritavad oma pinnale intramembraanseid immunoglobuliini (Ig) molekule, mis toimivad rakuliste antigeenide retseptoritena. Antigeenide omadused võimaldavad neil siduda ainult üht tüüpi võõrkehi. See muudab need palju tõhusamaks kui makrofaagid, mis peavad neelama kõik nende teele sattunud võõrmaterjalid
B-rakkude (plasmarakud) järeltulijad toodavad antikehi.
