HAPTENS: HISTORIA, FUNKCJE, CECHY, ODPOWIEDZI IMMUNOLOGICZNE - BIOLOGIA - 2025

Hapten jest nieantygenowe o niskiej masie cząsteczkowej niż cząsteczka białka, która jest zdolna do wywoływania odpowiedzi immunologicznej, tylko wtedy, gdy wiąże się z białkiem lub transporter cząsteczkowy węglowodanów „lub” nośnik. Należy zauważyć, że wielu autorów opisuje go jako „bardzo mały antygen”.

Cząsteczka antygenowa lub antygen definiuje się w niektórych tekstach jako dowolną substancję zdolną do wiązania się z wysoką swoistością z przeciwciałem wytwarzanym przez komórkę B lub z receptorem na błonie komórki T, które są limfocytami odpowiedzialnymi za odporność humoralną i komórkową. odpowiednio.

Kompleks antygen-przeciwciało (źródło: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

Antygeny mogą być cząsteczkami dowolnego typu, takimi jak białka, metabolity, cukry, lipidy i ich pochodne, hormony, leki, kwasy nukleinowe itp.

Jednak tylko duże makrocząsteczki mają właściwości antygenowe zdolne do wyzwalania odpowiedzi limfocytów niezbędnych do produkcji przeciwciał.

Każdą substancję obcą dla organizmu można uznać za antygen, jednak termin „immunogen” jest często używany w odniesieniu do tych antygenów, które skutecznie wywołują odpowiedź limfocytów B wytwarzających przeciwciała.

Dlatego hapten jest antygenem nieimmunogennym, który wymaga połączenia z makrocząsteczką, aby wywołać odpowiedź immunologiczną charakterystyczną dla immunogenu.

cechy

Ponieważ układ odpornościowy jest główną „bronią” obrony przed infekcjami różnych typów patogenów oraz przed jakimkolwiek obcym obiektem lub substancją, między innymi, organizm człowieka wkłada w jego działanie wiele wysiłku i energii. .

Jednak przez całe życie człowiek jest regularnie narażony na działanie tego, co można uznać za wiele antygenów, w przypadku których układ odpornościowy ma zdolność „decydowania”, na jakie cząsteczki zareaguje, a na które zignoruje.

Jednym z mechanizmów, za pomocą których układ odpornościowy decyduje o odpowiedzi na określony antygen, jest jego wielkość. Zatem, jak omówiono powyżej, tylko „duże” cząsteczki, takie jak białka, fosfolipidy, złożone węglowodany i kwasy nukleinowe, działają jako prawdziwe immunogeny.

Hapteny, ponieważ są bardzo małymi cząsteczkami, o ile nie są skoniugowane z jakimś rodzajem makrocząsteczki, nie mają funkcji immunogennych. Jednak naukowcy z dziedziny medycyny znanej jako immunologia uważają hapteny za „narzędzia” immunologiczne.

Przyczyna powyższego stwierdzenia wynika z faktu, że niektórzy badacze poświęcają się koniugacji pewnych haptenów z innymi większymi cząsteczkami, które działają w ich „transporcie” i czynią je immunogennymi, aby to osiągnąć. osobnik wytwarza specyficzne przeciwciała przeciwko konkretnemu haptenowi.

Cząsteczka powstająca w wyniku połączenia haptenu i cząsteczki nośnika jest znana jako `` system '' lub `` kompleks hapten-nośnik '', a osoby narażone na ten system (prawdziwie immunogenne) wytwarzają przeciwciała ze zdolnością do swoistego wiązania się z tymi cząsteczkami w swoim Dowolna forma.

Praktyczne narzędzie

Tak więc jedną z głównych funkcji systemów nośników haptenów jest stymulowanie produkcji przeciwciał, które są często wykorzystywane przy opracowywaniu różnych testów analitycznych, a więc są przydatne z punktu widzenia badań i diagnozy. .

Zwierzę doświadczalne wystawione na działanie haptenu sprzężonego z białkiem, na przykład, będzie wytwarzać przeciwciała przeciwko haptenowi, przeciwko epitopom lub determinantom antygenowym cząsteczki nośnikowej oraz przeciwko miejscom utworzonym na połączeniu haptenu i jego transportera.

Ta właściwość układu nośnika lub transportera haptenu jest przydatna do badania skutków immunologicznych niewielkich zmian w strukturze antygenu na specyficzność odpowiedzi immunologicznej.

cechy

Hapteny charakteryzują się głównie ich rozmiarem oraz tym, że są to generalnie niebiałkowe cząsteczki organiczne. Oto krótka lista głównych cech tych cząsteczek:

- Związki chemiczne o niskiej masie cząsteczkowej (poniżej 5 kDa). Mogą to być nawet bardzo małe grupy funkcyjne.

Kompleks nosicieli haptenu. Hapten na tym obrazie to grupa dinitrofenylowa (źródło: MantOs via Wikimedia Commons)

- Są to cząsteczki o swoistości antygenowej, ale pozbawione siły immunogennej lub co więcej, nie wyzwalają produkcji przeciwciał, ale mogą być przez nie specyficznie rozpoznawane w organizmach immunizowanych kompleksami hapten-nośnik.

- Dopiero przyłączone do cząsteczki „nośnika” lub „transportera” (z angielskiego nośnika) uzyskują immunogenność jako antygeny, ponieważ są rozpoznawane przez układ odpornościowy.

- Są one jednorodne z punktu widzenia antygenowego, to znaczy liczba funkcjonalnych determinant antygenowych, które posiadają hapteny, zdolne do wiązania przeciwciała, jest tylko jedna (w przeciwieństwie do naturalnego antygenu, który jest wielowartościowy).

Odpowiedzi immunologiczne związane z haptenami i odrobiną historii

Duża część aktualnej wiedzy na temat procesu prezentacji antygenów przez limfocyty B, a także roli tych komórek w rozwoju humoralnej odpowiedzi immunologicznej, pochodzi z różnych badań, w których chciano obserwować odpowiedź przeciwciał u immunizowanego organizmu. z kompleksem hapten-transporter.

Karl Landsteiner w latach 1920–1930 poświęcił swoje badania stworzeniu chemicznie zdefiniowanego systemu do badania wiązania poszczególnych przeciwciał, wykorzystując do tego zwierzęta immunizowane koniugatami haptenu-nośnika i porównując ich surowice z surowicami innych zwierząt. immunizowano podobnymi haptenami sprzężonymi z różnymi cząsteczkami.

Jego eksperymenty porównawcze miały na celu ustalenie, czy istnieją reakcje krzyżowe (że to samo przeciwciało rozpoznaje więcej niż jeden antygen) między przeciwciałami wytwarzanymi w odpowiedzi na różne kompleksy hapten-nośnik, dzięki czemu był w stanie przeanalizować, które modyfikacje zapobiegały lub zezwalały na te reakcje.

Praca Landsteinera zdołała wydobyć specyfikę układu odpornościowego dla małych zmian strukturalnych w immunogennych determinantach antygenów, a także ogromną różnorodność epitopów, które ten system jest w stanie rozpoznać.

Charakterystyka odpowiedzi wywołanych przez kompleksy hapten-nośnik

Na podstawie badań Landsteinera i innych badaczy w tej dziedzinie można było rozpoznać pewne szczególne cechy odpowiedzi immunologicznej wywołanej przez immunizację kompleksami hapten-białko nośnikowe.

- Odpowiedzi immunologiczne wymagają udziału specyficznych limfocytów B dla każdego haptenu i specyficznych limfocytów T pomocniczych dla części białkowej transportera.

- Wywołanie odpowiedzi jest możliwe tylko wtedy, gdy hapten jest fizycznie związany z białkiem nośnikowym.

- Oddziaływanie przeciwciało-antygen jest ograniczone przez cząsteczki układu głównego kompleksu zgodności tkankowej klasy II.

Później w historii immunologii uznano, że te cechy są również charakterystyczne dla odpowiedzi przeciwciał na dowolny antygen białkowy.

Bibliografia

1. Abbas, AK, Lichtman, AH i Pillai, S. (2014). E-book dotyczący immunologii komórkowej i molekularnej. Elsevier Health Sciences.
2. Aktor, JK (2019). Immunologia wprowadzająca, 2.: Podstawowe pojęcia do zastosowań interdyscyplinarnych. Academic Press.
3. Kennedy, M. (2011). Immunologia dla manekinów - bezbolesny przegląd podstawowych pojęć (Proceedings).
4. Nelson, DL, Lehninger, AL i Cox, MM (2008). Zasady Lehningera biochemii. Macmillan.
5. Owen, JA, Punt, J. i Stranford, SA (2013). Kuby immunology (str. 692). Nowy Jork: WH Freeman.