HAPTENY: HISTORIE, FUNKCE, VLASTNOSTI, IMUNITNÍ REAKCE - BIOLOGIE - 2025

Hapten je non-antigenní, s nízkou molekulovou hmotností neproteinové molekuly, která je schopná vyvolat imunitní odpověď jen tehdy, když se váže na protein nebo sacharid „molekulární transportér nebo nosič“. Je třeba poznamenat, že mnoho autorů jej popisuje jako „velmi malý antigen“.

Antigenní molekula nebo antigen je v některých textech definována jako jakákoli látka schopná vázat se s vysokou specificitou na protilátku produkovanou B buňkou nebo na receptor na membráně T buňky, což jsou lymfocyty odpovědné za humorální a buněčnou imunitu., resp.

Komplex antigen-protilátka (Zdroj: Alejandro Porto prostřednictvím Wikimedia Commons)

Antigeny mohou být molekuly jakéhokoli typu, jako jsou proteiny, metabolity, cukry, lipidy a jejich deriváty, hormony, léky, nukleové kyseliny atd.

Pouze velké makromolekuly však mají antigenní vlastnosti schopné vyvolat lymfocytární odpovědi nezbytné pro produkci protilátek.

Jakákoli látka cizí pro organismus může být považována za antigen, avšak termín „imunogen“ se často používá k označení těch antigenů, které účinně spouštějí odpověď B lymfocyty produkujícími protilátku.

Hapten je proto neimunogenní antigen, který vyžaduje, aby byl spojen s makromolekulami pro vyvolání imunitních odpovědí charakteristických pro imunogen.

Funkce

Vzhledem k tomu, že imunitní systém je hlavní „zbraní“ obrany proti infekcím různých typů patogenů a proti jakémukoli cizímu předmětu nebo látce, mimo jiné, tělo člověka investuje do své činnosti velké úsilí a energii..

Po celý život je však člověk pravidelně vystaven tomu, co lze považovat za vícenásobné antigeny, pro které má imunitní systém schopnost „rozhodnout“, na jaký typ molekul reagovat a jaký typ molekul ignorovat.

Jedním z mechanismů, které imunitní systém používá k rozhodování, zda reagovat na určitý antigen, je jeho velikost. Jak je diskutováno výše, pouze „velké“ molekuly, jako jsou proteiny, fosfolipidy, komplexní uhlohydráty a nukleové kyseliny, fungují jako skutečné imunogeny.

Hapteny, protože jsou to velmi malé molekuly, pokud nejsou konjugovány s některým typem makromolekuly, nemají imunogenní funkce. Učenci v oboru medicíny známé jako imunologie však hapteny považují za imunologické „nástroje“.

Důvod výše uvedeného tvrzení souvisí s tím, že někteří vědci se věnují úloze konjugace určitých haptenů s jinými většími molekulami, které fungují v jejich „transportu“ a činí je imunogenními, aby toho dosáhly jedinec produkuje specifické protilátky proti konkrétnímu haptenu.

Molekula, která je výsledkem spojení mezi haptenem a nosnou molekulou, je známá jako „systém“ nebo „komplex hapten-nosič“ a jednotlivci vystavení tomuto systému (skutečně imunogenní) produkují protilátky se schopností specificky se vázat na tyto molekuly ve svých molekulách Volná forma.

Praktická užitečnost

Jednou z hlavních funkcí systémů hapten-nosič je tedy stimulace produkce protilátek, které se často používají při vývoji různých analytických testů, takže jsou užitečné z hlediska výzkumu a diagnostiky..

Experimentální zvíře vystavené haptenu spojenému s proteinem bude například produkovat protilátky proti haptenu, proti epitopům nebo antigenním determinantům nosné molekuly a proti místům vytvořeným na spojení mezi haptenem a jeho transportérem.

Tato vlastnost hapten-nosiče nebo transportního systému je užitečná pro studium imunologických účinků malých variací ve struktuře antigenu na specificitu imunitní odpovědi.

vlastnosti

Hapteny se vyznačují hlavně svou velikostí a skutečností, že se jedná o neproproteinové organické molekuly. Zde je krátký seznam hlavních charakteristik těchto molekul:

- Chemické sloučeniny s nízkou molekulovou hmotností (méně než 5 kDa). Mohou to být i velmi malé funkční skupiny.

Komplex hapten-nosič. Haptén na tomto obrázku je dinitrofenylová skupina (Zdroj: MantOs via Wikimedia Commons)

- Jsou to molekuly s antigenní specificitou, ale bez imunogenní síly nebo, co je stejné, nespouštějí produkci protilátek, ale mohou být jimi specificky rozpoznány v organismech imunizovaných komplexy hapten-nosič.

- Imunogenitu získávají pouze jako antigeny, protože jsou imunitním systémem rozpoznávány pouze jako „nosič“ nebo „transportní“ molekula (od anglického dopravce).

- Jsou z hlediska antigenu jednoznačné, to znamená, že počet funkčních antigenních determinant, které mají hapteny, schopné vázat se na protilátku, je pouze jeden (na rozdíl od přírodního antigenu, který je polyvalentní).

Imunitní reakce spojené s hapteny a trochou historie

Většina současných znalostí týkajících se procesu prezentace antigenů B lymfocyty, jakož i úlohy těchto buněk ve vývoji humorálních imunitních odpovědí, pochází z různých studií, ve kterých se chtěla pozorovat protilátková odpověď v imunizovaném organismu. s komplexem hapten-transportér.

Karl Landsteiner v letech 1920 až 1930 věnoval svůj výzkum vytvoření chemicky definovaného systému ke studiu vazby jednotlivých protilátek, za použití zvířat pro imunizaci konjugátů hapten-nosič a porovnání jejich séra se zvířaty jiných zvířat. imunizovaný podobnými hapteny spojenými s různými molekulami.

Jeho srovnávací experimenty byly zaměřeny na zjištění, zda došlo ke zkříženým reakcím (že stejná protilátka rozpoznává více než jeden antigen) mezi protilátkami produkovanými v reakci na různé komplexy hapten-nosič, s nimiž byl schopen analyzovat, které modifikace těmto reakcím zabránily nebo umožnily.

Landsteinerova práce byla schopna odhalit specifičnost imunitního systému pro malé strukturální variace v imunogenních determinantech antigenů, jakož i velkou rozmanitost epitopů, které tento systém dokáže rozpoznat.

Charakteristiky odpovědí vyvolaných komplexy hapten-nosič

Ze studií, které provedli Landsteiner a další vědci v této oblasti, bylo možné rozpoznat některé specifické vlastnosti imunitních odpovědí vyvolaných imunizací proteinovými komplexy hapten-nosič.

- Imunitní reakce vyžadují účast specifických B lymfocytů pro každý hapten a specifické pomocné T lymfocyty pro proteinovou část transportéru.

- Vyvolání reakce je možné pouze tehdy, je-li hapten fyzicky vázán na svůj nosičový protein.

- Interakce protilátka-antigen je omezena molekulami hlavního komplexu histokompatibilního komplexu třídy II.

Později v historii imunologie bylo zjištěno, že tyto charakteristiky jsou také charakteristické pro protilátkové odpovědi na jakýkoli proteinový antigen.

Reference

1. Abbas, AK, Lichtman, AH a Pillai, S. (2014). E-kniha buněčné a molekulární imunologie. Elsevier Health Sciences.
2. Herec, JK (2019). Úvodní imunologie, 2. základní koncepce interdisciplinárních aplikací. Academic Press.
3. Kennedy, M. (2011). Imunologie pro figuríny - bezbolestný přehled základních pojmů (sborník).
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, a Cox, MM (2008). Lehningerovy principy biochemie. Macmillan.
5. Owen, JA, Punt, J. a Stranford, SA (2013). Kubyova imunologie (str. 692). New York: WH Freeman.