Антигены - это вещества, способные вызывать на себя различные иммунные реакции. Антигены – одно из ключевых понятий в современной иммунологии. Близким является понятие аллерген (это антиген, вызывающий на себя иммунную реакцию по типу аллергии).
В соответствии со своими характеристиками антигены разделяют на:
- инфекционные и неинфекционные,
- растворимые и нерастворимые,
- естественные и искусственные.
По своему генетическому происхождению выделяют три основные типа антигенов.
- Аутоантигены. Вызывают аутоиммунные реакции. То есть это антигены собственного организма. Они могут быть первичными, отделенными от иммунной системы гистогематическими барьерами и вызывающими иммунный ответ после их повреждения, и вторичными, вызывающими на себя иммунный ответ только после изменения своих свойств в результате тех или иных патологических процессов. К первичным аутоантигенам относят хрусталик глаза, ткань головного мозга, коллоид щитовидной железы, тестикулярную ткань.
- Изоантигены. Это различные антигены, различающиеся между особями одного биологического вида. Так, к изоантигенам относят группы крови (система АВО) человека.
- Ксеноантигены. К ним относятся антигены, различающиеся между представителями различных биологических видов, например, антигены, различающиеся между человеком и лошадью.
Кроме того, в зависимости от способности вызывать иммунный ответ, антигены разделяют на полные и неполные (гаптены). Полные антигены обладают способностью самостоятельно вызывать сенсибилизацию и индуцировать развитие иммунного ответа. К полным антигенам относят белки, полисахариды, гликопротеиды, липополисахариды, нуклеопротеиды, полипептиды.
Гаптены это вещества, способные вызывать иммунный ответ, только соединяясь с молекулой носителем.
Любой антиген должен обладать следующими свойствами:
- Чужеродность
- Антигенность
- Специфичность
- Иммуногенность
В молекуле полного антигена различают две функционально различные единицы: антигенная детерминанта (эпитоп) и носитель.
Антигенная детерминанта (эпитоп) – это участок антигена, непосредственно на который и развивается иммунный ответ. На поверхности одного антигена может быть несколько эпитопов. Соответственно, на один и тот же антиген может вырабатываться несколько различных клонов антител.
Иммунологическая специфичность антигенов изменяется при изменении их химического состава и строения. Замена одной-двух аминокислот в составе полипептидной цепи молекулы белка или концевых аминокислот часто достаточно, чтобы молекулы различались в антигенном отношении. Антигенная специфичность белка зависит и от его вторичной и третичной структуры. Количество эпитопов на поверхности антигена определяется понятием валентность антигена.
Носитель – это участок антигена, несущий на себе эпитопы и не вызывающий развитие иммунных реакций. Носителями в молекулах естественных антигенов чаще всего являются белки и полисахариды, а также липополисахариды и нуклеиновые кислоты. В искусственных антигенах роль носителей выполняют органические полимеры (синтетические полипептиды, полисахариды, полиэлектролиты и др.).
Молекулярная масса антигена является признаком антигенности. Она должна быть, как правило, больше 10000 Дальтон. Большинство антигенов, особенно антигены белковой природы, имеют достаточно высокий молекулярный вес. Наименьшая молекулярная масса вещества, необходимая для проявления антигенности, составляет 1000 дальтон.
Иммуногенность зависит от ряда причин (молекулярного веса, подвижности молекул антигена, формы, структуры, способности к изменению). Существенное значение имеет степень гетерогенности антигена, т.е. чужеродность для данного вида (макроорганизма), степени эволюционной дивергенции молекул, уникальности и необычности структуры. Чужеродность определяется также молекулярной массой, размерами и строением биополимера, его макромолекулярностью и жесткостью структуры. Белки и другие высокомолекулярные вещества с более высоким молекулярным весом наиболее иммуногенны. Большое значение имеет жесткость структуры, что связано с наличием ароматических колец в составе аминокислотных последовательностей. Последовательность аминокислот в полипептидных цепочках- генетически детерминированный признак.
Антигенность белков является проявлением их чужеродности, а ее специфичность зависит от аминокислотной последовательности белков, вторичной, третичной и четвертичной (т.е. от общей конформации белковой молекулы) структуры, от поверхностно расположенных детерминантных групп и концевых аминокислотных остатков. Коллоидное состояние и растворимость- обязательные свойства антигенов.
Специфичность антигенов зависит от особых участков молекул белков и полисахаридов, называемых эпитопами. Эпитопы или антигенные детерминанты- фрагменты молекул антигена, вызывающие иммунный ответ и определяющие его специфичность. Антигенные детерминанты избирательно реагируют с антителами или антиген- распознающими рецепторами клетки.