ANTIGENUL

Sistemul imun are capacitatea fundamentală de a deosebi structurile proprii ale organismului (self) de cele străine (non-self). Structurile non-self sunt eliminate prin mecanismele apărării imune.

Termenul de non-self nu arată în mod necesar originea exogenă a substanței respective. Există molecule sau celule proprii ale organismului, care au facut parte din self, dar au suferit modificări și au devenit non-self.

Antigenul este o substanţă recunoscută ca non-self de către sistemul imun al organismului.

Denumirea de antigen provine din limba greacă (anti=contra şi geano=a naşte, a genera). Definiția acestuia a suferit modificări, pe măsura achiziției de noi cunoștințe în imunologia fundamentală.

In definiția clasică, termenul de antigen desemna orice substanță de origine exogenă capabilă să inducă formarea de anticorpi și să reacționeze în mod specific cu aceștia. Această definiție a fost considerată prea restrictivă, pe măsura ce s-a observat ca există antigene de origine endogenă sau antigene care nu induc sinteza de anticorpi, deși sunt recunoscute de sistemul imun.

Într-o definitie folosită în prezent, termenul de antigen denumește o substanță de origine endogenă sau exogenă capabilă să determine un răspuns imun și să reacționeze specific cu moleculele rezultate în urma declanșării acestuia (anticorpi sau receptori celulari).

Această definiție subliniază cele doua proprietăți fundamentale ale antigenului: imunogenitatea (capacitatea de a induce un răspuns imun) și specificitatea (capacitatea de a reacționa specific cu produsele sistemului imun activat).

În literatura recentă se consideră ca termenul de imunogen este mai adecvat pentru a desemna substanțele care induc un răspun imun, în timp ce denumirea de antigen ar trebui folosită doar atunci când ne referim la moleculele capabile să se combine specific cu anticorpii sau cu receptorii de membrană.

Aceaste noi definiții au fost propuse pentru a sublinia faptul că nu toate substanțele non-self prezintă cele doua proprietăți generale.

Imunogenele sunt antigene complete, având atât capacitatea de a elicita răspuns imun umoral sau celular, cât și de a se lega de produsele rezultate. Antigenele incomplete (numite și haptene) sunt capabile să reacționeze cu anticorpii sau receptorii de membrana, dar nu pot declanșa un răspuns imun, decât daca sunt cuplate cu o alta moleculă (numită carrier).

1

Au fost descoperite antigene care, deși îndeplinesc caracteristicile fundamentale de imunogenitate, nu produc raspuns imun umoral sau celular. Acestea au fost denumite tolerogene, iar semnificația lor imunologică este diferită. Spre desebire de haptene, pe care le putem aprecia ca fiind „indiferente” sistemului imun, tolerogenele activează anumite mecanisme de inhibiție activă a sistemului imun.

Răspunsul imun adaptativ poate fi reprezentat schematic astfel:

Raspuns imun umoral (RIU)Antigen + Limfocit B = Plasmocit + Limfocit B cu memorie.

Răspuns imun celular (RIC)Antigen + Limfocit T = Limfocit T efector + Limfocit T cu memorie.

Este important de subliniat că sistemul imun are un repertoriu exhaustiv de limfocite care există înainte de pătrunderea unui antigen în organism. Aceste limfocite, inactive metabolic, exprimă pe membrana celulară receptori care sunt specifici unui singur antigen inductor. Se estimează că numărul receptorilor identici structural de pe suprafața unui limfocit B este de aproximativ 105.

Antigenul care ia contact cu sistemul imun va selecta limfocitele capabile să-l recunoasca (proces numit selecție clonală). În urma semnalelor intracelulare transmise, limfocitele sunt activate metabolic și se vor multiplica rapid (expansiune clonală).

Etapa finală o reprezinta sinteza unor molecule care se combină specific cu antigenul declanşator.

Moleculele de recunoaştere a antigenului sunt anticorpii (imunoglobulinele) şi anumite tipuri de receptori de pe membranele limfocitelor, numiţi BCR (B-Cell Receptor) şi TCR (T-Cell Receptor).

Antigenele cu care organismul vine în contact pot fi solubile sau corpusculate: Antigenele solubile sunt molecule recunoscute ca non-self. De obicei

antigenele solubile sunt proteine cu greutate moleculară mare, peste 10 kDa. Uneori antigenele solubile sunt polizaharide, acizi nucleici sau glicolipide.

Antigenele corpusculate sunt structuri non-self mai complexe: virusuri, bacterii, protozoare, celule străine, celule infectate, celule neoplazice. De fapt, antigenele corpusculate sunt formate dintr-un număr foarte mare de molecule antigenice. Dintre ele, cele mai importante pentru recunoaşterea şi distrugerea antigenului corpusculat sunt antigenele de suprafaţă.

Răspunsul imun nu apare obligatoriu după contactul cu un antigen: Antigenele care induc un răspuns imun se numesc imunogene. Antigenele care induc în mod activ supresia răspunsului imun se numesc

tolerogene.

2

Capacitatea unei substanțe de a induce un răspuns imun depinde atât de proprietațile intrinseci ale acesteia, cât și de anumite caracteristici ale sistemului biologic cu care aceasta vine în contact. Chiar dacă o anumită moleculă indeplinește toate condițiile pentru a fi imunogenă, abilitatea ei de a declanșa un răspuns imun va depinde in egală masură de caracteristicile genetice ale organismului.

Caracteristici intrinseci ale antigenului ce influențează răspunsul imunCele mai importante proprietăți ce influențează capacitățile imunogenice

ale unei molecule sunt: heterogenitatea structurală, solubilitatea, mărimea, complexitatea chimică, concentrația, capacitatea de a fi procesată de către APC, administrarea concomitentă a unor adjuvanți.

Solubilitatea

Antigenele particulate sau agregate sunt mai imunogene pentru că pot fi preluate mai uşor de către celulele prezentatoare de antigen, care sunt răspunzătoare pentru declanşarea răspunsului imun. Particulele proteice solubile sunt incapabile să inducă un răspuns în lipsă agregării.

Greutatea moleculară

Cele mai imunogene substanţe sunt cele cu greutate moleculară peste 100 kDa. Moleculele cu greutate mică sunt slab imunogene - se cunosc foarte puţine

cu greutate moleculară sub 1000 de daltoni care pot declanşa răspuns imun.

Heterogenitatea structurală

Una dintre caracteristicile fundamentale ale sistemului imun este capacitatea de a discrimina structurile non-self de cele proprii ale organismului. O moleculă cu o structură fundamental diferită față de self va declanșa un raspuns mai rapid și mai intens decât o substanță înrudită structural.

In general, un antigen provenind de la o structură biologică îndepartată filogenetic este mai imunogen decât un antigen a cărui sursa este un organism înrudit. De exemplu, albumina serică bovină nu declanșează un răspuns imun când este administrată unui alt individ din aceeași specie, dar este puternic imunogenă când este administrată la alt animal.

Au fost constatate și excepții de la această regulă. Anumite molecule, cum ar fi colagenul și hemoproteinele monomerice (citocromul c) au o structură ce s-a conservat de-a lungul evoluției filogenetice și sunt slab imunogene.

3

Compoziţia chimică

Imunogenitatea creşte odată cu complexitatea moleculară. Proteinele sunt substanţe care au, de regulă, capacitatea de a declanşa un răspuns imun eficient datorită structurii moleculare complexe (primară, secundară, terţiară, cuaternară). Alte molecule (de exemplu homopolimerii), compuse din unităţi identice repetitive, sunt lipsite de imunogenitate indiferent de greutatea moleculară.

Anumite tipuri de lipide pot pot fi recunoscute de către limfocite și pot declanșa răspuns imun. Sunt imunogene doar moleculele lipidice care au și segmente hidrofile (de ex. lanțuri de polizaharide). Capacitatea imunogena a lipidelor are rol important în apărarea față de anumite bacterii, cum ar fi bacilul Koch, pentru că acesta are un perete celular extern bogat în structuri lipidice.

Concentrația de antigen

Intensitatea şi tipul de răspuns imun sunt corelate cu doza de antigen. Sub un anumit nivel prag al concentraţiei de antigen nu se declanşează răspuns imun.

Acest fapt poate fi cauzat fie de încapacitatea activării unui număr suficient de limfocite, fie inhibiţiei specifice a răspunsului imun (fenomen numit toleranță imună). Atunci când este administrată repetat pe o perioadă mai lungă de timp (câteva săptămâni), o doză subliminală de antigen poate declanşa în cele din urmă un răspuns imun, prin recrutarea succesivă şi proliferarea limfocitelor.

Pe măsură ce creşte concentraţia, sunt declanşate mecanismele răspunsului imun înnăscut. Dacă acestea sunt ineficiente în îndepărtarea agenţilor patogeni şi concentraţia continuă să crească, se declanşează răspunsul imun adaptativ, a cărui intensitate creşte proporţional cu concentraţia antigenului.

Peste un anumit nivel al concentraţiei antigenice, răspunsul imun nu mai creşte în intensitate, titrul anticorpilor menţinându-se sub forma unui platou. La doze foarte mari de antigen răspunsul imun este inhibat în mod specific (toleranță imuna).

Această reglare imuna în funcţie de doza antigenului este importantă pentru eficientizarea răspunsului. Răspunsul imun specific este declanşat doar atunci când cel înnăscut este depăşit. Acest fapt este important pentru că, de cele mai multe ori, agenţii patogeni pătrund în număr mic şi pot fi îndepărtaţi în mod eficient de către mecanismele de apărare locale, care aparţin sistemului imun înnăscut.

4

Inhibiţia răspunsului imun la doze foarte mari de antigen este considerată un mecanism important în menţinerea toleranţei faţă de multe substanţe self abundente cum ar fi proteinele plasmatice.

Capacitatea de procesare la nivelul celulelor prezentatoare de antigen

Moleculele cu dimensiuni mari sunt mai imunogene pentru că pot fi mai uşor fagocitate de către celulele prezentatoare de antigen (APC). Dimensiunea nu garantează întotdeauna imunogenitatea. Există molecule mari ce nu pot fi procesate de către APC din cauza absenţei enzimelor necesare pentru degradarea substanţelor fagocitate.

Adjuvanţii

Intensitatea răspunsului imun poate fi augmentată prin administrarea în acelaşi timp cu antigenul a unor substanţe numite adjuvanţi. Adjuvantul creşte capacitatea imunogenica a antigenului, însă diferă de substanţele de tip carrier pentru că nu formează legături stabile covalente. De asemenea, adjuvanţii au rol mai ales în imunizarea primară, în timp ce moleculele carrier sunt necesare de fiecare dată când se iniţiază un răspuns imun. Adjuvanţii sunt folosiţi mai ales în prepararea vaccinurilor. Adjuvanţii cresc imunogenitatea prin convertirea antigenelor proteice solubile în forme particulate, care sunt mai uşor preluate de către celulele prezentatoare de antigen. De asemenea, alţi adjuvanţi conţin structuri de natură bacteriană care stimulează macrofagele şi celulele dendritice sau pot creşte sinteza de citokine proinflamatorii.

Caracteristici individuale ce influențează răspunsul imun

Cele mai importante trăsături individuale sunt genotipul și calea de administrare.

Genotipul

Pot există diferenţe semnificative în ceea ce priveşte obţinerea unui răspuns imun, atunci când acelaşi antigen este administrat la indivizi diferiţi. Aceste diferenţe sunt cauzate mai ales de variaţiile individuale la nivelul complexului major de histocompatibilitate (MHC), ce are un rol important în prezentarea antigenelor. De asemenea, polimorfismul genelor care codează receptorii pentru antigen ai limfocitelor B şi T şi al genelor care codează diferite proteine cu rol reglator în sistemul imun influenţează intensitatea răspunsului la imunogene.

5

Calea de administrare

Calea de administrare a antigenului influenţează intensitatea cât şi tipul de răspuns imun.

Antigenele care pătrund pe cale subcutanată declanşează un răspuns imun cu o intensitate crescută pentru că sunt preluate de celulele Langerhans. Acestea sunt celule prezentatoare de antigen, care vor iniţia un răspuns imun eficient la nivelul ganglionilor limfatici locali. De asemenea, antigenele ajunse la nivelul epiteliului respirator declanşează un răspuns imun eficient. Administrarea antigenului la nivel gastrointestinal prezintă caracteristici speciale. Se declanşează un răspuns imun local, la nivelul laminei proprii, concomitent cu instalarea unei toleranţe imune la nivel sistemic. Pentru antigenele ajunse direct în circulaţia sanguină există iniţial o latență, până când vor fi preluate de celule prezentatoare de antigen de la nivelul splinei.

Clasificarea antigenelor în funcţie de origine

Majoritatea antigenelor sunt exogene: bacteriile, paraziţii, unele substanţe chimice industriale, alergenele ca polenul, praful de casă, alergenele alimentare. O altă categorie importantă este reprezentată de antigenele endogene: autoantigenele, antigenele virale şi antigenele tumorale.

Autoantigenele sunt antigene proprii care în mod normal sunt sechestrate prin bariere anatomice. Aceste antigene sunt situate în aşa-numitele „situsuri imunologice privilegiate”, protejate prin bariere hemato-tisulare cu permeabilitate scăzută pentru substanţele hidrosolubile.

În mod normal autoantigenele nu vin niciodată în contact cu celulele sistemului imun şi nu induc un răspuns imun. Exemple de astfel de autoantigene sunt: sperma, cristalinul, ţesutul cerebral şi unele structuri din celulele miocardice.

Pentru că autoantigenele nu sunt cunoscute de către sistemul limforeticular, pentru ele nu există toleranţă imună înnăscută, ca pentru celelalte structuri self cu care limfocitele vin în contact în cursul traficului lor prin organism. În condiții patologice se produce desechestrarea acestor autoantigene. Autoantigenele vin în contact cu sistemul imun şi se produce un răspuns imun faţă de ele, deci faţă de nişte structuri self. Aceste răspunsuri imune autoreactive dau o patologie autoimună.

Antigenele virale fac parte din categoria antigenelor endogene pentru că virusurile îşi includ genomul în genomul gazdei. Celula gazdă sintetizează proteinele virale antigenice pe aceleaşi căi metabolice ca proteinele proprii.

6

Antigenele tumorale se găsesc pe membranele şi în citoplasma celulelor canceroase. Ele nu se găsesc pe membranele sau în citoplasma celulelor normale din care a derivat tumora. Orice organism normal produce un număr mic de celule canceroase, care sunt distruse rapid de sistemul imun. Prevenirea apariţiei tumorilor se face prin distrugerea celulelor tumorale izolate, în cadrul unui proces de imunosupraveghere. Dacă o celulă neoplazică izolată reuşeşte să se dividă şi apare o tumoră constituită, răspunsul imun împotriva tumorii seamănă cu cel din respingerea grefelor. În ambele situaţii acţionează în special mecanismele răspunsului imun celular.

Proprietăţile de bază ale antigenelor

Proprietăţile fundamentale ale antigenelor sunt imunogenitatea și antigenitatea.

Imunogenitatea este proprietatea unei substanţe de a declanşa într-un organism un răspuns imun specific de tip RIU sau RIC.

Specificitatea sau antigenitatea este proprietatea unei substanţe de a se combina specific cu moleculele de recunoaştere a antigenelor, adică cu anticorpii şi cu receptorii de membrană.

Imunogenitatea

Imunogenitatea este proprietatea unui antigen de a declanşa un răspuns imun.

Declanşarea răspunsului imun este un proces complex care cuprinde obligatoriu trei etape succesive: selecţia clonală, activarea metabolică şi proliferarea limfocitelor din clona selectată (figura 1):

Selecţia clonală reprezintă selecţia dintr-o mare varietate de limfocite, deja existente şi prezente în organele limfoide, numai a limfocitelor antigen-specifice. După ce intră în organism, antigenul este transportat prin sânge sau limfă în organele limfoide periferic: ganglioni limfatici şi splină. Acolo antigenul este prezentat de unele celule specializate (APC – antigen presenting cell) spre un număr foarte mare de LT şi LB. Antigenul este recunoscut doar de limfocitele antigen-specifice, adică de acele limfocite care au pe suprafaţă receptori care se potrivesc cu antigenul, pe principiul cheie-broască. Antigenul este recunoscut de receptorii TCR de pe suprafaţa LT sau de receptorii BCR de pe suprafaţa LB.

7

Figura 1 Selecţia clonală

Limfocit 1

activare şiproliferare

APC Ag

Limfocit 2

Limfocit 3

În exemplul prezentat cele trei limfocite diferă prin receptorii de suprafaţă pentru antigen. Receptorii au situsurile de recunoaştere a antigenului cu structură diferită, ceea ce înseamnă că cele trei limfocite aparţin unor clone diferite, care recunosc antigene diferite. Limfocitele care aparţin aceleiaşi clone au pe suprafaţă acelaşi tip de receptor pentru antigen. Dintre cele trei limfocite, numai limfocitul 2 este antigen-specific, adică are pe membrană receptori care recunosc antigenul prezentat de APC şi se combină cu el.

Activarea clonală este procesul prin care limfocitele din clona selectată (numai limfocitul 2 din figura de mai sus) se activează metabolic.Proliferarea sau expansiunea clonei activate este procesul prin care limfocitele din clona activată se divid prin mitoze şi astfel creşte foarte mult numărul de limfocite identice. În figură, cele patru limfocite rezultate prin proliferare sunt identice cu limfocitul 2, au pe suprafaţă acelaşi tip de receptor de recunoaştere a antigenului (BCR), deci fac parte din aceeaşi clonă.

Antigenitatea sau specificitatea

Antigenitatea sau specificitatea este proprietatea antigenului de a reacţiona specific numai cu receptorii antigenici sintetizați special pentru el. Receptorii pot fi molecule solubile sau molecule legate de membranele limfocitelor:

8

Receptorii solubili sunt anticorpii sau imunoglobulinele. Receptorii membranari de recunoaştere a antigenului care se află pe

membrana LB se numesc BCR (B-cell Receptor), iar cei care se află pe membrana LT se numesc TCR (T-cell Receptor).

Clasificarea antigenelor în funcţie imunogenitate şi specificitate

În practică nu toate antigenele au ambele proprietăţi. În funcţie de imunogenitate şi de specificitate, antigenele pot fi de două categorii:

Antigenele complete sunt acele antigene care au specificitate şi imunogenitate.

Antigenele incomplete sunt unele antigene, de dimensiuni foarte mici, care au doar specificitate. Ele se numesc haptene.

Antigenele complete sau imunogene

Antigenele complete au ambele proprietăţi: imunogenitate şi specificitate. Ele sunt capabile să declanşeze un răspuns imun şi apoi să reacţioneze specific cu anticorpii produşi. Majoritatea antigenelor din natură, în special cele cu structură proteică, sunt antigene complete.

Antigenele complete pot să declanşeze răspunsul imun prin mecanisme diferite, cu sau fără participarea limfocitelor T (LT).

Din punct de vedere al necesitaţii participării limfocitelor T helper în cadrul RIU, antigenele se împart în:

timoindependente - antigene care pot declanşa RIU în absenţa LT helper (mai ales antigenele polizaharidice bacteriene). Răspunsul este rapid, fapt important în infecţiile cu microorganisme agresive. Dezavantajul este că aceşti anticorpi nu sunt la fel de funcţionali ca cei rezultaţi prin participarea LT helper şi nu există mecanismul de comutarea izotipica, care permite sinteza a diferite clase de imunoglobuline. In plus, nu se formează limfocite B cu memorie.

timodependente - reprezintă majoritatea antigenelor. Răspunsul imun declanşat de aceste antigene este mai puţin rapid, dar mai versatil şi mai eficient. În plus, apar limfocite B cu memorie, care permit un răspuns mult mai rapid și intens la un nou contact cu antigenul (răspunsul imun umoral secundar).

Antigenele incomplete sau haptenele

9

Haptenele au numai specificitate. Ele reacţionează specific, adică se combină cu receptorii antigen-specifici, respectiv cu anticorpii anti-haptenă, dacă aceştia există.

Haptenele nu au imunogenitate din cauză că au o greutate moleculară foarte mică şi nu pot declanşa singure un răspuns imun. Haptenele pot declanşa un răspuns imun doar dacă se cuplează cu macromolecule imunogene numite purtător sau carrier.

Administrarea la animalul de experienţă a haptenei nu determină apariţia anticorpilor, pe când administrarea complexului haptenă-carrier induce formarea a trei tipuri de anticorpi:

anticorpi anti-haptenă – se pot lega atât de haptene libere, cât și de cele cuplate cu moleculele carrier

anticorpi anti-carrier anticorpi care se leagă doar de complexele haptenă-carrier

În acest mod, o serie de substanţe chimice industriale sau medicamente pot să aibă rol de haptenă, combinându-se cu proteine normale ale organismului, care au rol de carrier. Complexele astfel formate sunt antigene complete şi determină răspunsuri imune patologice numite reacţii de hipersensibilizare, cu formarea de anticorpi anti-haptenă şi anti-carrier.

Moleculele de haptene ca atare nu sunt imunogene, adică nu pot să declanşeze singure răspunsul imun. Moleculele individuale de haptenă sunt recunoscute de receptorii BCR, dar această recunoaştere interesează receptori aşezaţi la distanţă pe suprafaţa LB, astfel că stimulii activatori au intensitate slabă şi nu declanşează activarea metabolică a LB. Activarea LB se declanşează numai când haptenele sunt prezentate spre LB într-o formă multivalentă, adică un număr mare de haptene identice sunt prezentate grupat şi sunt recunoscute de mai mulţi receptori BCR aşezaţi în apropiere pe membrană.

Antigenele complete cuprind structuri cu rol de carrier şi de haptenă. Componenta haptenică dă specificitatea antigenului, în timp ce ansamblul carrier-haptenă dă imunogenitatea. În funcţie de haptenă se face selecţia clonală.Prezentarea haptenelor spre o zonă mică din membrana LB se realizează atunci când haptenele fac parte din structura unui antigen complet:

Antigenele timoindependente bacteriene (de ex. flagelina şi lipopolizaharidul) au un carrier cu greutate moleculară foarte mare. De carrier se leagă multe grupări haptenice identice, care sunt recunoscute de mulţi receptori BCR grupaţi în aceeaşi regiune a membranei LB. De aceea antigenele timoindependente pot activa direct LB.

Antigenele timodependente au un carrier cu greutate moleculară mai mică, de care se leagă haptena. Aceste antigene au nevoie de LTH, care

10

recunosc partea carrier şi prezintă antigenul cu partea haptenică spre receptorii LB. LTH prezintă haptenele pe o zonă mică de pe suprafaţa LB, reuşind să stimuleze un mare număr de BCR din aceeaşi regiune a membranei LB.

Determinanţii antigenici şi epitopii

Determinanţii antigenici sunt segmentele imunologic active ale moleculei de antigen care se leagă de anticorpii sau de receptorii limfocitari specifici. Raportat la noţiunile precedente, determinanţii antigenici ar cuprinde haptena şi o mică parte din molecula carrier.

Antigenul este, de obicei, o macromoleculă cu suprafaţa neregulată. O moleculă de anticorp are contact doar cu un anumit fragment din structura acestuia. Situsul combinativ al anticorpului şi suprafaţa de antigen pe care o recunoaşte sunt complementare din punct de vedere al conformaţiei în spaţiu şi al structurii chimice. Regiunea din antigen care se combină cu anticorpul (sau cu receptorul de membrană) se numeşte determinant antigenic.

De fapt un antigen are un număr foarte mare de posibili determinanţi antigenici, însă puţini dintre ei sunt recunoscuţi ca non-self de către sistemul imun al organismului receptor. Restul macromoleculei de antigen este ignorat de sistemul imun al organismului.

De obicei antigenele sunt macromolecule care au mai mulţi determinanţi antigenici. Aceşti determinanţi pot fi diferiţi (situaţia cea mai frecventă în natură) sau identici (la antigenele cu structură repetitivă). Numărul de determinanţi antigenici reprezintă valenţa antigenului.

Un antigen polivalent introdus în organism determină un răspuns imun policlonal. El induce sinteza mai multor tipuri de anticorpi, fiecare specific pentru un determinant antigenic. De aceea, în cele mai multe cazuri, un antigen din natură induce un răspuns imun policlonal.

S-a văzut că uneori pentru un singur determinant antigenic se sintetizează mai multe tipuri de anticorpi policlonali. De aici s-a dedus că determinanţii antigenici pot să cuprindă mai multe subunităţi cu specificitate diferită, numite epitopi.

Epitopul este o regiune din determinantul antigenic care determină sinteza anticorpilor de un singur tip sau monoclonali.

Regiunea din molecula unui anticorp care se combină cu epitopul se numeşte paratop sau situs combinativ sau regiune de complementaritate. Epitopul şi paratopul sunt complementare din punct de vedere al structurii chimice şi al conformaţiei spaţiale.

11

Limfocitele B si T recunosc epitopi diferiți ai aceleiași molecule de antigen. De asemenea, recunoașterea este diferită: limfocitele B au posibilitatea de a recunoaște molecule solubile prin legarea de receptorii membranari cu structura de imunoglobulină (BCR), în timp ce limfocitele T recunosc doar peptidele prezentate de catre APC prin intermediul MHC. În tabelul I sunt prezentate principalele caracteristici ale recunoașterii antigenice, în funcție de tipul de răspus imun.

Tabelul I Comparație între recunoașterea antigenelor de către LB și LT (modificat după Kuby)

Caracteristică Limfocit B Limfocit T

Structuri implicate în recunoașterea antigenului

Ig membranare(BCR)

Receptori ai celulei T(TCR) - recunosc Agasociat cu MHC

Recunoașterea antigenelorsolubile

Da Nu

Implicarea MHC Nu Da

Structura antigenului Proteine, polizaharide,lipide

Proteine, lipide

Determinanți antigenici Determinanți liniari sauconformaționali,de suprafață, hidrofili

Determinanți liniari,interni

Structura şi funcţiile determinanţilor antigenici

Determinanţii antigenici au compoziţii chimice variate şi conţin grupări hidrofile (polare) şi hidrofobe. După structură determinanţii antigenici şi epitopii pot fi liniari sau conformaţionali.

Determinanţii liniari sunt formaţi dintr-un lanţ de aminoacizi sau de monozaharide în cadrul structurii primare, în timp ce determinanţii conformaţionali apar în cadrul structurii secundare sau terţiare a moleculei proteice sau glicoproteice.

Organizarea moleculelor proteice cuprinde 4 categorii de structuri:

12

Structura primară a proteinelor este dată de numărul lanţurilor polipeptidice şi de structura chimică a fiecărui lanţ polipeptidic, adică de felul şi secvenţa aminoacizilor din lanţ. Structura primară se realizează în principal prin legăturile peptidice dintre aminoacizi.

Structura secundară corespunde organizării spaţiale a lanţurilor polipeptidice. Prin difracţia razelor X de către proteine în stare cristalină sau fibrilară s-au evidenţiat două tipuri de structuri spaţiale ale catenelor polipeptidice: structura în spirală (α -helix) şi structura în « foaie pliantă » (structura β). Structura secundară se realizează în principal prin punţi de hidrogen.

Structura terţiară a proteinelor corespunde modului de legare a lanţurilor polipeptidice şi depinde de natura legăturilor intercatenare. Cele mai multe sunt legăturile slabe: punţile de hidrogen şi legăturile prin forţe Van der Waals. Celelalte tipuri de legături sunt: disulfurice, saline şi esterice.

Structura cuaternară rezultă prin asocierea mai multor molecule ale aceleiaşi proteine, cum este cazul hemoglobinei, care este un tetramer format din doi monomeri cu lanţ α şi doi monomeri cu lanţ β. Fiecare din cele 4 lanţuri are structură primară, secundară şi terţiară. Subunităţile sunt fixate prin punţi de hidrogen, forţe Van der Waals şi legături saline.

Determinanţii antigenici liniari sau secvenţiali

Determinanţii antigenici liniari sau secvenţiali sunt caracterizaţi prin succesiunea aminoacizilor în lanţul proteic sau a monozaharidelor în lanţurile glicoproteice, în cadrul structurii primare. Aceştia sunt recunoscuţi doar de receptorii TCR ai LT.

Determinanţii liniari au două proprietăţi: Sunt formaţi din secvenţe peptidice amfipatice, adică din aminoacizi

hidrofili şi hidrofobi, aşezaţi alternativ. Sunt interiorizaţi, adică sunt aşezaţi în interiorul moleculei de antigen. Ei

sunt expuşi la exteriorul moleculei numai după procesarea antigenului nativ, prin acţiunea enzimelor proteolitice ale APC. Pentru recunoaşterea epitopilor liniari de către LT este obligatorie prelucrarea şi prezentarea lor de către APC.

Zona lanţului proteic care cuprinde determinanţii antigenici liniari se aşează în spirală:

Aminoacizii hidrofobi rămân de partea APC, legaţi de moleculele MHC. Aminoacizii hidrofili trec de partea LT şi se leagă de receptorii TCR.

Determinanţii antigenici conformaţionali

13

Determinanţii antigenici conformaţionali, tridimensionali sau spaţiali sunt formaţi din mai multe grupări de aminoacizi sau monozaharide situate în regiuni diferite ale lanţului proteic sau glicoproteic, sau chiar pe două lanţuri diferite.

Lanţurile sunt aduse în apropiere prin punţi disulfurice sau legături necovalente, intra sau intercatenare. Aceste punţi fac bucle în moleculă. Uneori determinanţii conformaţionali iau naştere la limita de contact dintre două unităţi repetitive în cadrul structurii cuaternare a proteinelor.

Determinanţii conformaţionali sunt recunoscuţi de receptorii pentru antigen ai LB (BCR) şi de anticorpi. Recunoaşterea determinanţilor conformaţionali se face prin complementaritate spaţială, pe principiul cheie – broască.

Determinanţii conformaţionali au două proprietăţi: Sunt formaţi din aminoacizi hidrofili. Sunt aşezaţi la suprafaţa moleculelor de antigen, de aceea nu este

obligatorie procesarea şi prezentarea lor de către APC.

Determinanţii antigenici sunt recunoscuţi strict de anumite seturi de limfocite, cu rol efector (LB, LTC) sau imunomodulator (LTH). În funcţie de tipul de limfocite responsive, şi determinanţii antigenici au rol efector sau imunomodulator. Fiecare moleculă de antigen cuprinde o multitudine de determinanţi din ambele categorii, dar nu toţi au aceeaşi importanţă. Determinanţii antigenici care condiţionează tipul şi intensitatea răspunsului imun se numesc imunodominanţi.

14