Ugrás a tartalomhoz

Immunológia

Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012)

Medicina Könyvkiadó Zrt.

Az antigén immunológiai sajátságai

Az antigén immunológiai sajátságai

Az immunrendszerben kiváltott folyamatok alapján az antigének alábbi sajátságait különböztethetjük meg: immunogenitás, tolerogenitás, antigenitás (vagy specifikus reakcióképesség).

Immunogenitáson az antigén immunválaszt kiváltó képességét értjük, azaz azt a tulajdonságát, hogy megindítja az antigénnel fajlagosan reagálni képes effektor sejtek, illetve ellenanyagok képződését. E tulajdonságuk miatt immunogéneknek is nevezik az antigéneket. Az antigén immunológiai válaszképtelenséget (toleranciát) kiváltó képességét tolerogén tulajdonságnak (tolerogenitásnak) nevezzük. Az antigenitás (specifikus reakcióképesség) azt a tulajdonságot jelöli, amely által az antigén fajlagosan reagál az ellenanyaggal, illetve az immunsejtekkel. E két funkcionális sajátság (immunogenitás és antigenitás) tekintetében elvileg minden antigén két részből áll, függetlenül attól, hogy oldott molekulákról vagy korpuszkuláris antigénekről (pl. sejtekről) van szó. Az egyik a hordozó rész (karrier), a másik, az ennek felületén elhelyezkedő antigén determináns csoport(ok) vagy epitóp(ok), 2.1. ábra. Az immunogenitáshoz a teljes antigénre, tehát a hordozóra és felszíni epitópokra egyaránt szükség van. Ezek a meghatározások főként a B-sejtek és ellenanyagok felismerő funkciójára és általában a humorális immunválaszra vonatkoznak. Ismeretes ugyanis, hogy a T-sejtek a B-sejtektől eltérően, általában olyan epitópok felismerésére képesek, amelyek peptidek formájában az MHC-molekulákhoz kötődnek. Mivel a segítő T-sejtek antigénfelismerő funkciója szerepet játszik az immunogenitásban, azok a struktúrák tekinthetők ún. “erős” antigéneknek, amelyek egyaránt tartalmaznak T-, ill. B-sejtek által felismerhető determinánsokat.

2.1. ábra. Az antigének felépítése . Az antigének hordozóból (karrier) és antigén-determinánsokból (epitóp, haptén) állnak. A B-sejtreceptor, ill. az ellenanyag a B-sejt-epitópot (piros szín) az antigén felszínén és szolúbilis formában egyaránt felismeri. A T-sejtreceptor általában az antigén hordozórészéből (zöld szín) származó peptideket (fekete szín) ismeri fel, amelyeket az antigénbemutató sejtek MHC-molekuláikon prezentálnak. A T-sejt-epitópok az intakt antigénben rejtett állapotban vannak jelen, és csak az antigén feldolgozása eredményeként válnak hozzáférhetővé. Az antigén immunogenitásához a teljes antigénre szükség van.

Foszfolipidek és összetett szénhidrátok esetében az antigén-determinánsokat a makromolekula kovalens kötései által meghatározott struktúra képezi. Ezzel ellentétben a nukleinsavak és különösképpen a fehérjék esetében a molekula térszerkezete is fontos szerepet játszik az antigén-determinánsok kialakításában(2.2. ábra). A fehérjékben a szekvencia által meghatározott epitópok az ún. lineáris determinánsok (általában 6-7 aminosavból álló szakaszok). Ezek az esetek többségében csak a denaturált fehérjében hozzáférhetők, ezért rejtett determinánsoknak nevezzük. Ezzel ellentétben a konformációs determinánsokat egymástól távol eső szekvenciák alakítják ki, amelyek a fehérjelánc feltekeredésének eredményeként kerülnek egymás mellé. Ezek a determinánsok denaturáció hatására elvesznek. Fehérjék foszforilációja, glikozilációja, proteolízise vagy olyan módosulások, amelyek a polipeptidlánc elsődleges szerkezetét változtatják meg, új epitópok megjelenéséhez vezethetnek, és ennek következtében neoantigének alakulnak ki (2.2. ábra).

Egy antigén felületén általában több epitóp helyezkedik el (2.1. ábra), számuk gyakran arányosan nő az antigén méretével. Az epitópok összessége az immunogenitás és az antigenitás tekintetében egyaránt jellemzi az antigént. Az immunválasz kiváltásában a hordozó rész és az epitópok együttes hatása érvényesül, és ez rendkívül heterogén immunválaszt eredményez (2.3. ábra). A hordozó és a felületén elhelyezkedő, általában többféle epitóp ugyanis többféle specificitású effektor limfocita, illetve ellenanyag-molekula képződését indítja meg. Az immunreakcióban viszont (tehát az effektor sejtekkel és/vagy ellenanyagokkal való kapcsolódásban) az egyes determinánscsoportok (epitópok) egymástól függetlenül vesznek részt, mivel az általában monospecifikus effektor sejtek, illetve ellenanyag-molekulák fajlagossága egy adott epitópra korlátozódik. Az immunválasznak az antigén “egészére” vonatkozó specificitását tehát a heterogén (de egyenként monospecifikus) effektor sejtek, illetve ellenanyagok összessége eredményezi.

2.2. ábra. Antigén-determinánsok . A fehérjeantigén lineáris szerkezetében egymástól távol eső szekvenciák a polipeptidlánc feltekeredése, ill. a fehérjealegységek asszociációja következtében konformációs determinánst alakíthatnak ki. Lineáris determinánsok (rövid lineáris szekvenciák) előfordulhatnak az ellenanyag számára hozzáférhető módon vagy rejtett helyzetben. Ez utóbbiak denaturáció következtében tárulhatnak fel. Fehérjeantigének módosítása új epitópok kialakulásával (neoantigén) járhat.

2.3 ábra. Az antigén (hordozó és haptén komplexe) többféle specificitású ellenanyag képződését indukálja . Fehérjékhez (mint hordozókhoz) kis molekulákat kötve (például fluoreszcein, dinitro-fenol) megvizsgálhatjuk a felszíni determinánsok, illetve a hordozó szerepét az immunválaszban. Ezek a kis molekulák vagy haptének, önmagukban nem immunogének, csak a konjugált formában. A komplex felépítésű antigén poliklonális immunválaszt vált ki, amelynek eredményeképpen egy-egy epitópot felismerő hapténspecifikus, továbbá csak a hordozórésszel fajlagosan reagáló hordozóspecifikus antitestek képződnek. Megjelennek azonban olyan ellenanyagok is, amelyek a hordozó és a felületükön lévő haptének komplexét ismerik fel.

A nagy molekulatömegű anyagok általában jó immunogének, a kis molekulák azonban gyakran nem alkalmasak immunválasz kiváltására. Az utóbbiak az ún. haptének, melyek valamilyen nagy molekulatömegű hordozóanyaghoz (pl. albuminhoz) kapcsolva immunogén tulajdonságúvá válnak. Ha ilyen hordozó hapténkomplexszel immunizálunk, háromféle, különböző fajlagosságú ellenanyag képződhet: hordozó, haptén és hordozó hapténkomplex-specifikus antitest (2.3. ábra). A haptén tehát önmagában nem, csak megfelelő hordozóhoz kapcsolva immunogén, de specifikus reakcióképességgel rendelkezik. Egy makromolekula mérete és immunogenitása között tehát korreláció van. A jó immunogének molekulatömege 100 000 Da körül van, míg az 5000-10 000 Da-nál kisebb molekulák a hapténkategóriába esnek.

Az antigének kapcsán meg kell említeni a keresztreakció fogalmát (2.4. ábra). A keresztreagáló ellenanyagok egy adott epitópot, vagyis egy meghatározott térszerkezetű molekularészletet ismernek fel fajlagosan (2.1. ábra), ami azonban nemcsak azon a molekulán alakulhat ki, amelyik ellen termelődött az ellenanyag, hanem más eredetű és felépítésű fehérjéken, szénhidrátokon is. Ez a jelenség az alapja pl. az allergiás reakciók esetében megfigyelhető keresztreakciónak, amikor adott egyének nemcsak egy bizonyos pollenre (pl. parlagfű) reagálnak, hanem a szerkezeti hasonlóság miatt egy ételben (pl. dinnyében) jelenlévő antigénre is. Szintén keresztreagáló antitestek okozzák a reumás lázat. Ebben az esetben a mandulagyulladást kiváltó A csoportú Streptococcus haemolyticus fertőzésre adott immunválasz során keletkező ellenanyag pl. a szívizom sejtjeihez is kötődik a struktúrák hasonlósága (antigénmimikri) miatt, és ez váltja ki a kóros, autoimmun folyamatot.

2.4. ábra. Ellenanyagok keresztreaktivitásának molekuláris háttere . Bár a két protein szerkezete jelentős mértékben eltér egymástól, a feltekeredő polipeptidláncok szekvenciái kialakíthatnak a térben nagyon hasonló konformációjú antigén-determinánst (piros szín). Ezért ugyanaz az ellenanyag-molekula mindkét fehérjét fajlagosan felismeri.