Antigen

Rozbalit box

Obsah boxu

Antigen (zkratka Ag) je jakákoliv látka, kterou imunitní systém jedince rozpozná jako cizí a na kterou následně reaguje. Termín vznikl z anglického spojení antibody generator (generátor protilátek), protože první pozorované imunitní reakce na antigeny zahrnovaly produkci protilátek. Antigenem může být prakticky jakákoliv makromolekula, nejčastěji se jedná o proteiny nebo polysacharidy, které jsou součástí virů, bakterií, plísní, parazitů, ale i neinfekčních cizorodých částic, jako je pyl nebo prach.

Imunitní systém rozpoznává na antigenu pouze malé, specifické oblasti zvané epitopy neboli antigenní determinanty. Právě na tyto epitopy se vážou protilátky nebo receptory na povrchu lymfocytů. Schopnost látky vyvolat imunitní odpověď se nazývá imunogenicita, zatímco schopnost vázat se na produkty této odpovědi (protilátky, T-buněčné receptory) se označuje jako antigenicita. Všechny imunogenní látky jsou antigenní, ale ne všechny antigenní látky jsou imunogenní (např. hapteny).

Studium antigenů je klíčové pro medicínu, zejména pro vývoj vakcín, diagnostických testů, léčbu alergií, autoimunitních onemocnění a v transplantologii.

📜 Historie a etymologie

Koncept specifické imunitní reakce na cizorodé látky položil na konci 19. století německý vědec Paul Ehrlich. Jeho "teorie postranních řetězců" (Seitenkettentheorie) předpokládala, že buňky mají na svém povrchu receptory ("postranní řetězce"), které se mohou vázat na specifické toxiny. Po navázání toxinu buňka začne produkovat nadbytek těchto receptorů a uvolňovat je do krve jako protilátky.

Samotný termín antigen poprvé použil maďarský imunolog László Detre (tehdy publikující pod jménem Ladislas Deutsch) v roce 1899. Vytvořil jej jako kontrakci slov antisomatogen (z řeckého soma - tělo) a definoval jej jako jakoukoliv látku, která vede k tvorbě protilátek (tehdy nazývaných "antisomata"). Postupem času se definice zpřesňovala s tím, jak bylo odhaleno, že imunitní odpověď nezahrnuje pouze protilátky, ale také buněčnou imunitu zprostředkovanou T-lymfocyty. Dnes je pojem antigen chápán v širším kontextu jako jakýkoli cíl specifické imunitní reakce.

🧬 Struktura a vlastnosti

Antigeny jsou obvykle velké a komplexní molekuly. Jejich schopnost vyvolat imunitní odpověď (imunogenicita) závisí na několika faktorech:

Cizorodost: Molekula musí být imunitním systémem rozpoznána jako cizí. Čím je fylogeneticky vzdálenější, tím silnější odpověď obvykle vyvolá.
Molekulová hmotnost: Větší molekuly (obvykle nad 10 000 daltonů) jsou obecně více imunogenní.
Chemická složitost: Složitější molekuly, jako jsou proteiny s komplexní trojrozměrnou strukturou, jsou silnějšími imunogeny než jednoduché opakující se polymery.
Rozpustnost a degradovatelnost: Antigeny musí být zpracovány antigen prezentujícími buňkami, aby mohly být předloženy T-lymfocytům.

Epitop

Epitop, známý také jako antigenní determinanta, je konkrétní část molekuly antigenu, kterou rozpoznává imunitní systém, konkrétně protilátky, B-lymfocyty nebo T-lymfocyty. Jeden antigen může mít více různých epitopů. Rozlišujeme dva hlavní typy epitopů:

Lineární (sekvenční) epitopy: Jsou tvořeny souvislou sekvencí aminokyselin v proteinu. Jsou rozpoznávány především T-lymfocyty.
Konformační (prostorové) epitopy: Jsou tvořeny aminokyselinami, které nejsou v primární struktuře vedle sebe, ale dostanou se do blízkosti díky trojrozměrnému sbalení proteinu. Jsou rozpoznávány především B-lymfocyty a protilátkami.

Hapten

Hapten je malá molekula, která je sama o sobě antigenní (může se vázat na protilátku), ale není imunogenní (nemůže sama vyvolat imunitní odpověď). Imunogenní se stává až po navázání na velkou nosičovou molekulu, obvykle protein. Komplex hapten-nosič je pak schopen stimulovat produkci protilátek. Příkladem haptenu je urushiol, látka obsažená v rostlinách rodu Toxicodendron (např. jedovatec), která po kontaktu s kůží vyvolává alergickou dermatitidu. Dalším příkladem jsou některá léčiva, například penicilin.

⚙️ Funkce v imunitním systému

Antigeny jsou klíčovými spouštěči specifické (získané) imunitní odpovědi. Proces rozpoznání a reakce na antigen je komplexní a zahrnuje několik typů buněk a molekul.

Rozpoznání antigenu

Antigeny jsou rozpoznávány dvěma hlavními typy lymfocytů: 1. B-lymfocyty: Rozpoznávají nativní (nezpracované) antigeny pomocí svých B-buněčných receptorů (BCR), což jsou v podstatě protilátky ukotvené v buněčné membráně. Vazba antigenu na BCR je prvním signálem pro aktivaci B-lymfocytu. 2. T-lymfocyty: Na rozdíl od B-lymfocytů nerozpoznávají volné antigeny. Jejich T-buněčné receptory (TCR) rozpoznávají pouze fragmenty antigenů (peptidy) prezentované na povrchu jiných buněk pomocí molekul zvaných MHC (hlavní histokompatibilní komplex).

Prezentace antigenu

Proces, při kterém jsou antigeny zpracovány a "vystaveny" T-lymfocytům, se nazývá prezentace antigenu. Zajišťují ji specializované antigen prezentující buňky (APC), mezi které patří dendritické buňky, makrofágy a B-lymfocyty.

MHC I. třídy: Nachází se na povrchu téměř všech jaderných buněk v těle. Prezentují fragmenty endogenních antigenů (proteinů vytvořených uvnitř buňky), jako jsou virové proteiny nebo nádorové proteiny. Jsou rozpoznávány cytotoxickými T-lymfocyty (Tc, CD8+), které následně infikovanou nebo nádorovou buňku zničí.
MHC II. třídy: Nachází se pouze na povrchu APC. Prezentují fragmenty exogenních antigenů (proteinů pohlcených z vnějšího prostředí, např. z bakterií). Jsou rozpoznávány pomocnými T-lymfocyty (Th, CD4+), které po aktivaci koordinují další složky imunitní odpovědi, například aktivují B-lymfocyty k produkci protilátek.

분류 Dělení antigenů

Antigeny lze klasifikovat podle různých kritérií, nejčastěji podle jejich původu nebo typu imunitní odpovědi, kterou vyvolávají.

Podle původu

Exogenní antigeny: Vstupují do těla z vnějšího prostředí, například inhalací, požitím nebo injekcí. Patří sem bakterie, viry, pyl, prach a další. Jsou pohlceny APC, zpracovány a prezentovány na MHC II. třídy pomocným T-lymfocytům.
Endogenní antigeny: Vznikají uvnitř buněk těla. Může jít o proteiny produkované virem, který infikoval buňku, nebo o abnormální proteiny produkované nádorovou buňkou. Jsou prezentovány na MHC I. třídy cytotoxickým T-lymfocytům.
Autoantigeny: Jsou to vlastní molekuly těla (self-antigeny), které imunitní systém za normálních okolností toleruje. Pokud dojde k prolomení této tolerance, imunitní systém začne napadat vlastní tkáně, což vede k autoimunitním onemocněním (např. revmatoidní artritida, systémový lupus erythematodes).

Podle imunitní odpovědi

Imunogeny: Antigeny, které jsou schopny vyvolat plnohodnotnou imunitní odpověď (humorální i buněčnou).
Tolerogeny: Antigeny, které při specifických podmínkách (např. vysoká dávka, nepřítomnost kostimulačních signálů) vyvolávají stav imunitní tolerance, tedy nereagování. Tento mechanismus je klíčový pro prevenci autoimunity.
Alergeny: Speciální typ exogenních antigenů, které u vnímavých jedinců vyvolávají přehnanou imunitní reakci známou jako alergie (reakce přecitlivělosti I. typu), zprostředkovanou protilátkami třídy IgE.

⚕️ Význam v medicíně

Pochopení funkce antigenů je zásadní pro mnoho oblastí moderní medicíny.

Vakcinace: Vakcíny obsahují oslabené nebo usmrcené patogeny, jejich části (subjednotkové vakcíny) nebo genetickou informaci pro tvorbu specifických antigenů (mRNA vakcíny). Cílem je vystavit imunitní systém antigenu bez vyvolání nemoci, což vede k vytvoření imunologické paměti a rychlé reakci při skutečné infekci.
Diagnostika: Detekce antigenů nebo protilátek proti nim je základem mnoha diagnostických testů.
- Antigenní testy: Rychle detekují přítomnost virových nebo bakteriálních antigenů ve vzorku (např. rychlé testy na SARS-CoV-2 nebo chřipku).
- ELISA: Laboratorní metoda používaná k detekci a kvantifikaci protilátek nebo antigenů v krvi.
- Western blot: Používá se k potvrzení přítomnosti specifických proteinů (antigenů) ve vzorku.
Transplantologie: Úspěch transplantace orgánů závisí na co největší shodě v HLA antigenech (lidský ekvivalent MHC) mezi dárcem a příjemcem. Rozdíly v HLA antigenech vedou k odhojení transplantátu, protože imunitní systém příjemce rozpozná orgán jako cizí.
Onkologie: Nádorové buňky často na svém povrchu exprimují specifické antigeny, tzv. nádorově asociované antigeny (TAA). Ty se mohou stát cílem imunoterapie, která se snaží posílit nebo nasměrovat imunitní systém pacienta k ničení nádorových buněk.
Krevní transfuze: Krevní skupiny (A, B, AB, 0) jsou definovány přítomností specifických sacharidových antigenů na povrchu erytrocytů. Podání nekompatibilní krve vede k masivní imunitní reakci proti cizím antigenům.

🔬 Pro laiky

Představte si imunitní systém jako velmi efektivní armádu, která chrání vaše tělo (stát). Antigen je jako "uniforma" nebo "vlajka", kterou nosí každý, kdo do těla vstoupí.

Vlastní buňky mají "občanský průkaz" (vlastní antigeny), takže armáda ví, že jsou přátelské a neútočí na ně.
Bakterie a viry přicházejí v cizích uniformách (cizí antigeny). Hlídky imunitního systému (lymfocyty) tyto cizí uniformy okamžitě rozpoznají a spustí poplach.
Armáda (protilátky a imunitní buňky) je mobilizována, aby našla a zničila všechny vetřelce nosící tuto specifickou uniformu.
Vakcína funguje jako vojenské cvičení. Armádě se ukáže fotografie nepřátelské uniformy (oslabený nebo mrtvý patogen), takže když se objeví skutečný nepřítel, armáda ho okamžitě pozná a je připravena k rychlému a účinnému útoku.
Alergie je situace, kdy armáda zpanikaří a omylem zaútočí na neškodného civilistu, například na pylové zrno, které má na sobě "podivnou, ale neškodnou uniformu".
Autoimunitní onemocnění je tragický případ "střelby do vlastních řad", kdy armáda začne z nějakého důvodu považovat uniformy vlastních občanů za nepřátelské a začne napadat vlastní buňky a tkáně.

Šablona:Aktualizováno