חומרים מיוחדים, זרים לנו מבחינה גנטית, המעוררים את התגובה החיסונית של הגוף באמצעות הפעלה של לימפוציטים מסוג B ו/או T ספציפיים, נקראים אנטיגנים. המאפיינים של אנטיגנים מרמזים על אינטראקציה שלהם עם נוגדנים. כמעט כל מבנה מולקולרי יכול לגרום לתגובה זו, למשל: חלבונים, פחמימות, שומנים וכו'.
לרוב הם חיידקים ווירוסים, שבכל שנייה מחיינו מנסים לחדור לתוך התאים על מנת להעביר ולהרבות את ה-DNA שלהם.
Structure
מבנים זרים הם בדרך כלל פוליפפטידים או פוליסכרידים במשקל מולקולרי גבוה, אך מולקולות אחרות כגון שומנים או חומצות גרעין יכולות גם הן לבצע את תפקידן. תצורות קטנות יותר הופכות לחומר זה אם הן משולבות עם חלבון גדול יותר.
אנטיגנים תואמים לנוגדן. השילוב דומה מאוד לאנלוגיית המנעול והמפתח. לכל מולקולת נוגדן בצורת Y יש לפחותלפחות שני אזורי קישור שיכולים להיצמד לאתר ספציפי על אנטיגן. הנוגדן מסוגל להיקשר לאותם חלקים של שני תאים שונים בו-זמנית, מה שעלול להוביל לצבירה של אלמנטים שכנים.
מבנה האנטיגנים מורכב משני חלקים: מידע ונשא. הראשון קובע את הספציפיות של הגן. חלקים מסוימים של החלבון, הנקראים אפיטופים (דטרמיננטים אנטיגנים), אחראים לו. אלו הם שברי מולקולות המעוררים את מערכת החיסון להגיב, ומאלצים אותה להגן על עצמה ולייצר נוגדנים בעלי מאפיינים דומים.
החלק המוביל עוזר לחומר לחדור לגוף.
מקור כימי
- חלבונים. אנטיגנים הם בדרך כלל מולקולות אורגניות גדולות שהן חלבונים או פוליסכרידים גדולים. הם עושים עבודה מצוינת בשל המשקל המולקולרי הגבוה והמורכבות המבנית שלהם.
- ליפידים. נחשבים לנחותים בשל פשטותם היחסית וחוסר יציבות מבנית. עם זאת, כאשר הם מחוברים לחלבונים או פוליסכרידים, הם יכולים לפעול כחומרים שלמים.
- חומצות גרעין. מתאים בצורה גרועה לתפקיד של אנטיגנים. תכונות האנטיגנים נעדרות בהם בשל פשטות יחסית, גמישות מולקולרית וריקבון מהיר. ניתן לייצר נוגדנים אליהם על ידי ייצוב מלאכותי וקשירה לנשא אימונוגני.
- פחמימות (פוליסכרידים). כשלעצמם קטנים מכדי לתפקדבפני עצמם, אך במקרה של אנטיגנים של קבוצת דם אריתרוציטית, נשאי חלבון או שומנים עשויים לתרום לגודל הנדרש, ופוליסכרידים הנוכחים כשרשראות צד מעניקים סגוליות אימונולוגית.
תכונות עיקריות
כדי להיקרא אנטיגן, לחומר חייב להיות תכונות מסוימות.
קודם כל, הוא חייב להיות זר לאורגניזם אליו הוא מבקש להיכנס. לדוגמה, אם מושתל מקבל איבר תורם עם מספר הבדלים עיקריים של HLA (אנטיגן לויקוציטים אנושיים), האיבר נתפס כזר ולאחר מכן נדחה על ידי המושתל.
הפונקציה השנייה של אנטיגנים היא אימונוגניות. כלומר, חומר זר צריך להיתפס על ידי מערכת החיסון כתוקפן כאשר הוא חודר, גורם לתגובה ולאלץ אותו לייצר נוגדנים ספציפיים שיכולים להרוס את הפולש.
גורמים רבים אחראים לאיכות זו: המבנה, משקלה של המולקולה, מהירותה וכו'. תפקיד חשוב הוא עד כמה היא זרה לאדם.
האיכות השלישית היא אנטיגניות - היכולת לגרום לתגובה בנוגדנים מסוימים ולקשר איתם. אפיטופים אחראים לכך, ועליהם תלוי הסוג שאליו משתייך המיקרואורגניזם העוין. תכונה זו מאפשרת לו להיקשר לימפוציטים T ותאים תוקפים אחרים, אך אינו יכול לעורר תגובה חיסונית בעצמו.
לדוגמה, חלקיקים במשקל מולקולרי נמוך יותר(הפטנים) מסוגלים להיקשר לנוגדן, אך לשם כך הם חייבים להיות מחוברים למקרומולקולה כנשא כדי להתחיל את התגובה עצמה.
כאשר תאים נושאי אנטיגן (כגון תאי דם אדומים) מתורם עוברים עירוי למקבל, הם יכולים להיות אימונוגניים באותו אופן כמו המשטחים החיצוניים של חיידקים (קפסולה או דופן תא) ומבני פני השטח של מיקרואורגניזמים אחרים.
מצב קולואידי ומסיסות הם תכונות חיוניות של אנטיגנים.
אנטיגנים שלמים ולא שלמים
תלוי עד כמה הם מבצעים את תפקידיהם, חומרים אלה הם משני סוגים: מלא (המורכב מחלבון) וחסר (הפטנים).
אנטיגן שלם מסוגל להיות אימונוגני ואנטיגני בו-זמנית, לגרום ליצירת נוגדנים ולהיכנס איתם לתגובות ספציפיות וניתנות לצפייה.
הפטנים הם חומרים שבשל גודלם הזעיר אינם יכולים להשפיע על מערכת החיסון ולכן חייבים להתמזג עם מולקולות גדולות כדי שיוכלו להימסר ל"זירת הפשע". במקרה זה, הם הופכים שלמים, וחלק ההפטן אחראי על הספציפיות. נקבע על ידי תגובות חוץ גופיות (מחקר שנעשה במעבדה).
חומרים כאלה ידועים כזרים או לא-עצמיים, ואלו שנמצאים על התאים של הגוף עצמו נקראים אנטיגנים אוטומטיים או עצמיים.
Specificity
- מינים - קיימים באורגניזמים חיים,שייכים לאותו מין ובעלי אפיטופים משותפים.
- טיפוס - קורה ליצורים שונים לחלוטין. לדוגמה, זוהי הזהות בין סטפילוקוקוס לבין רקמות חיבור אנושיות או תאי דם אדומים ובצילוס מגיפה.
- פתולוגי - אפשרי עם שינויים בלתי הפיכים ברמה התאית (לדוגמה, מקרינה או תרופות).
- ספציפי לשלב - מיוצר רק בשלב כלשהו של הקיום (בעובר במהלך התפתחות העובר).
אוטואנטיגנים מתחילים להיווצר במקרה של כשלים, כאשר המערכת החיסונית מזהה חלקים מסוימים בגוף שלה כזרים ומנסה להרוס אותם על ידי סינתזה עם נוגדנים. האופי של תגובות כאלה עדיין לא מבוסס בדיוק, אבל מוביל למחלות חשוכות מרפא נוראיות כמו וסקוליטיס, SLE, טרשת נפוצה ועוד רבים אחרים. באבחון מקרים אלו יש צורך במחקרי מבחנה, המוצאים נוגדנים משתוללים.
סוגי דם
על פני כל תאי הדם יש מספר עצום של אנטיגנים שונים. כולם מאוחדים הודות למערכות מיוחדות. יש יותר מ-40 בסך הכל.
קבוצת אריתרוציטים אחראית להתאמה של דם במהלך עירוי. היא כוללת, למשל, את המערכת הסרולוגית ABO. לכל קבוצות הדם יש אנטיגן משותף - H, שהוא המבשר להיווצרות החומרים A ו-B.
בשנת 1952 דווחה דוגמה נדירה מאוד ממומבאי שבה האנטיגנים A, B ו-Hנעדר מתאי דם אדומים. סוג דם זה נקרא "בומביי" או "חמישי". אנשים כאלה יכולים לקבל רק דם מהקבוצה שלהם.
מערכת נוספת היא גורם ה-Rh. כמה אנטיגנים Rh מייצגים רכיבים מבניים של קרום אריתרוציטים (RBC). אם הם נעדרים, אז הקליפה מעוותת ומובילה לאנמיה המוליטית. בנוסף, Rh חשוב מאוד במהלך ההריון וחוסר ההתאמה שלו בין האם לילד עלול להוביל לבעיות גדולות.
כאשר אנטיגנים אינם חלק ממבנה הממברנה (כגון A, B ו-H), היעדרם אינו משפיע על שלמות תאי הדם האדומים.
אינטראקציה עם נוגדנים
אפשרי רק אם המולקולות של שניהם קרובות מספיק כדי שחלק מהאטומים הבודדים ישתלבו בחללים משלימים.
אפיטופ הוא האזור המקביל של אנטיגנים. תכונות האנטיגנים מאפשרות לרובם להיות בעלי מספר דטרמיננטים; אם שניים או יותר מהם זהים, אז חומר כזה נחשב רב ערכי.
דרך נוספת למדידת אינטראקציה היא נלהבות הקישור, המשקפת את היציבות הכוללת של קומפלקס הנוגדנים/אנטיגן. הוא מוגדר כחוזק הכריכה הכולל של כל המקומות שלו.
תאים מציגים אנטיגן (APC)
אלה שיכולים לספוג את האנטיגן ולמסור אותו למקום הנכון. ישנם שלושה סוגים של נציגים אלה בגוף שלנו.
- מקרופגים. הם בדרך כלל במנוחה. היכולות הפאגוציטיות שלהםלהגדיל באופן משמעותי כאשר הם מעוררים להיות פעילים. קיים יחד עם לימפוציטים כמעט בכל רקמות הלימפה.
- תאים דנדריטים. מאופיין בתהליכים ציטופלזמיים ארוכי טווח. תפקידם העיקרי הוא לשמש כסורקי אנטיגנים. הם אינם פגוציטים באופיים ונמצאים בבלוטות הלימפה, התימוס, הטחול והעור.
B-לימפוציטים. הם מפרישים מולקולות אימונוגלובולין תוך-ממברניות (Ig) על פני השטח שלהן, שמתפקדות כקולטנים לאנטיגנים תאיים. תכונות האנטיגנים מאפשרות להם לקשור רק סוג אחד של חומר זר. זה הופך אותם ליעילים הרבה יותר ממקרופאגים, שחייבים לטרוף כל חומר זר שעומד בדרכם
צאצאים של תאי B (תאי פלזמה) מייצרים נוגדנים.
