Антигени

Антигените представляват вещества с екзогенен или ендогенен произход, които са дразнители на имунната система и предизвикват имунна реакция. Срещу тях се образуват разпознаващи молекули - антитела и клетъчни рецептори, които се свързват специфично in vivo или in vitro със съответния антиген. Антигени е сборно понятие, с което обикновено се означават високомолекулни субстанции, носещи признака на чужда генетична информация, способни да стимулират образуването на антитела и да реагират с тях по специфичен начин.

Всяка една клетка, например даден инфекциозен микроорганизъм, притежава цял комплекс от различни антигени, срещу които се образуват множество антитела. Всяко едно от антителата разпознава определен антиген от повърхността на микроорганизма, а не клетката като цяло.

Свойства на антигените

Антигените притежават четири основни свойства – чуждородност, специфичност, антигенност, имуногенност.

1. Чуждородност – антигените са продукт на чужд генотип или на променена собствена генетична информация.

Например говеждият серумен протеин, инжектиран в зайци, предизвиква образуването на голям брой антитела, но няма роля на антиген за говедото. Собствените нормални клетки на организма не предизвикват имунна реакция, защото се опознават като свои в хода на ембрионалното развитие. Възможно е собствени клетки на организма да се възприемат като чужди, когато в тях са настъпили мутации, вследствие на които екпресират непознати за имунната система антигени. Клетките на някои органи като лещата на окото, тестисите, мозъчната тъкан и щитовидната жлеза остават изолирани от имунокомпетентните клетки поради наличието на кръвно-тъканни бариери и не се опознават като свои през ембрионалния период. Това е причината, поради която спрямо тях организъм не успява да развие толерантност и те не се опознават като свои. При травма, възпаление или друга причина, предизвикваща нарушаване на тези кръвно-тъканни бариери, клетките на тези органи се възприемат като чужди и предизвикват имунен отговор. Наблюдават се грешки в хода на изграждането на естествената имунна толерантност, при което може да се стигне до имунна реакция срещу собствените структури. Автоимунните заболявания са резултат от реакция срещу собствените антигени. Тези заболявания протичат хронично, поради непрекъснатото дразнене на имунната система. Естествените антигени са биополимерите на живите организми. Мономерите като аминокиселините, монозахаридите, дизахаридите, нуклеотидите не са антигени. Те имат малка молекула със строеж, който е еднакъв за същите молекули на всички организми и не се възприемат като чужди, тъй като не отразяват генетичната уникалност на живата система.

2. Специфичност – отразява структурните особености на всяка антигенна молекула.

Специфичността се определя от наличието на антигенни детерминанти. Реакцията антиген-антитяло се дължи на разпознаването и обратимото свързване на молекули чрез слаби нековалентни връзки. Зоната на контакт върху антитялото се нарича паратоп, а зоната на контакт върху антигена - епитоп. Епитопите са малки структури, изградени от 3-4 аминокиселини, монозахаридни остатъци и други функционални групи. Разположението им в антигените е различно като някои от тях се разполагат на повърхността на молекулата, а други се изявяват след частично разрушаване. Броят на епитопите на антигените определя тяхната валентност. Повечето са мултивалентни – притежават повече от два еднакви епитопа.

Епитопите се свързват с паратоп или със Т-клетъчен рецептор. Взаимодействието епитоп-паратоп е еквивателно на ключ-ключалка. Силата на връзката между антигена и антитялото се характеризира с афинитет (асоциационна константа) и авидитет - резултат от броя на епитопите и валентността на антителата. Един антиген може да притежава мозайка от различни епитопи или много еднакви епитопи. Разпознаващите молекули - антитела или клетъчни рецептори се свързват специфично с епитопа, а не с антигенната молекула като цяло. Обикновено епитопът заема пространство върху молекулата, отговарящо на 8-9 аминокиселини при белтъка или на 5-6 захарни остатъка при полизахаридите. Ако едно тяло реагира с два различни, макар и близки антигена, се наблюдава кръстосана реактивност. Тя е резултат от структурно сходство в епитопите на двата антигена и може да има различен афинитет на антитялото спрямо тях. Това означава, че няма абсолютна антигенна специфичност

3. Антигенност – отразява способността на антигена да взаимодейства в различна степен с произведените срещу него антитела и имунокомпонентни клетки. Антигенността е израз на силата на предизвикания имунен отговор.

Оттук следва и разделянето на антигените на силни антигени, които в малки дози при още при първата си среща с имунната система образуват голямо количество антитела и предизвикват силен имунен отговор, и слаби антигени, които дори и след многократно въвеждане на големи дози от тях, предизвиканият имунен отговор е слаб. Антигенността зависи от молекулното тегло, от големината и сложността на химичната структура. Тя може да бъде променяна изкуствено, чрез прибавяне или премахване на епитопи.

4. Имуногенност – способността на антигена да предизвиква силен и траен имунен отговор. Това свойство се изразява в присъщото качество на антигените да индуцират диференциация на паметни клетки, които при повторна среща да реагират по-бързо и предизвиканият имунен отговор да бъде по-силен.

Имуногенността се отнася главно за инфекциозните причинители. Например заболявания като салмонелоза и дизентерия протичат със силно изразена имунна реакция, но не създават траен имунитет. Това означава, че причинителите на тези заболявания са силни антигени, но слаби имуногени. Друг пример е преболедуването от морбили, при което се създава невъзприемчивост за цял живот. Много рядко е възможно повторното заболяване от рубеола или скарлатина. Техните причинители се отличават със силна имуногенност. Имугенността на антигените зависи от редица фактори, като степен на чуждородност, химична, структура, молекулна маса.

Естествени антигени

Естествените, природните антигени са характерни за всички живи организми и присъстват в техните клетки и биологични течности. Наборът от естествени антигени в организма се определя от генотипа му и отразява неговата биологична уникалност. Тези антигени са чужди за всички индивиди от същия или друг вид и провокират имунната им система.

Класификацията на естествените антигени се прави по различни критерии:

• по химичен състав – белтъци, полизахариди, нуклеинови киселини, липиди, гликопротеини, липопротеини, никлеопротеини и други;
• по локализация в клетката – повърхностни и вътрешни;
• по физичен критерий – разтворими и клетъчно свързани;
• по произход – автоантигени, алоантигени и ксеноантигени;

Съществува няколко типа антигенна специфичност, които отразяват сложните филогенетични и онтогенетични промени в рамките на биологичните видове.

Видовата специфичност се отнася за т.нар. ксеноантигени, които са общи за индивидите на даден вид и не прсъстват в организмите на други видове. Тази специфичност е възникнала в хода на еволюцията и всеки биологичен вид може да бъде характеризиран по набора си от видови антигени.

С групова специфичност се характеризират антигените, по които част от индивидите на даден вид се различават от друга подобна група. Наричат се алоантигени. Типичен пример са кръвногруповите антигени, като честотата им в човешката популация силно варира. Алоантигените са пречка за безподборното кръвопреливане и трансплантиране на органи от един вид на друг. Имунната реакция в този случай се нарича алоимунизация.

С хетероложна специфичност се отличават антигените, които са общи за индивиди от различни видове. Намерени са общи антигени при много животни, растения и микроорганизми. Всъщност се касае за различни молекули по структура, но с еднакви или сходни епитопи.

С автоложна специфичност се характеризират собствените антигени (автоантигените), които могат да предизвиква имунна реакция в същия организъм. Този автоимунен процес е резултат от грешки в разпознаването на своето от чуждото, химично модифициране на макромолекулите или липса на естествена толерантност.

Стадийната специфичност е характерна за антигените, които се появяват по време на онтогенезата. През всеки един етап от ембрионалното развитие се появяват специфични антигени, които обслужват нуждите на морфогенезата. Ембрионалните антигени изчезват в първите дни след раждането, а появата им в следзародишния период е повод срещу тях да се образуват антитела. Типични примери за периодична поява и изчезване на антигени са трите вида хемоглобин при човека.

Различните нива на клетъчната, тъканната и органната специфичност се дължат на сходството в антигенния състав на клетки, органи или тъкани при различни видове животни. Хомоложните органи на филогенетично близки организми имат еднакви или много сходни антигени и това сходство намалява при еволюционно отдалечените видове. За всеки орган могат да се определят характерните за него антигени. Чернодробните и бъбречни антигени, мускулните белтъци, сперматозоидните антигени и други подобни се характеризират със слаба видова и ясно изразена органна специфичност.