HAPTENS: HISTORIA, FUNKTIONER, EGENSKAPER, IMMUNSVAR - BIOLOGI - 2025

En hapten är en icke-antigen, lågmolekylär icke-proteinmolekyl som kan framkalla ett immunsvar endast när det binder till ett protein eller kolhydratmolekyltransportör eller bärare. Det bör noteras att många författare beskriver det som ett "mycket litet antigen".

En antigen molekyl eller antigen definieras i vissa texter som vilket ämne som helst som kan binda med hög specificitet till en antikropp producerad av en B-cell eller till en receptor på membranet i en T-cell, som är de lymfocyter som är ansvariga för humoral och cellulär immunitet. respektive.

Antigen-antikroppskomplex (Källa: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

Antigener kan vara molekyler av vilken typ som helst som proteiner, metaboliter, sockerarter, lipider och deras derivat, hormoner, läkemedel, nukleinsyror etc.

Emellertid har endast stora makromolekyler de antigena egenskaperna som kan trigga de lymfocytresponser som är nödvändiga för framställning av antikroppar.

Varje substans som är främmande för en organisme kan betraktas som ett antigen, men termen "immunogen" används ofta för att hänvisa till de antigen som effektivt utlöser ett svar av antikroppsproducerande B-lymfocyter.

En hapten är därför ett icke-immunogent antigen, som kräver dess associering med en makromolekyl för att utlösa immunresponsen som är karakteristisk för ett immunogen.

Funktioner

Eftersom immunförsvaret är det viktigaste "vapnet" för försvar mot infektioner av olika typer av patogener och mot alla främmande föremål eller substanser, bland många andra saker, investerar människans kropp en stor mängd ansträngning och energi i sin drift .

Under hela sitt liv utsätts emellertid en person regelbundet för vad som kan betraktas som flera antigener, för vilka immunsystemet har förmågan att "bestämma" vilken typ av molekyler att reagera på och vilken typ av molekyler att ignorera.

En av mekanismerna som immunsystemet använder för att bestämma om man ska reagera på ett visst antigen är dess storlek. Såsom diskuterats ovan fungerar således endast "stora" molekyler såsom proteiner, fosfolipider, komplexa kolhydrater och nukleinsyror som sanna immunogener.

Haptens, eftersom de är mycket små molekyler, såvida de inte är konjugerade med någon typ av makromolekyl, har inte immunogena funktioner. Men forskare inom den gren av medicin som kallas immunologi anser haptens vara immunologiska "verktyg."

Anledningen till ovanstående uttalande har att göra med det faktum att vissa forskare ägnar sig åt uppgiften att konjugera vissa haptener till andra större molekyler, som fungerar i deras "transport" och gör dem immunogena för att uppnå en individ producerar specifika antikroppar mot en viss hapten.

Molekylen som härrör från föreningen mellan en hapten- och en bärarmolekyl är känd som ett "system" eller "hapten-bärarkomplex" och individer exponerade för detta system (verkligen immunogena) producerar antikroppar med förmågan att specifikt binda till dessa molekyler i deras Fri form.

Praktiskt verktyg

Så en av huvudfunktionerna med hapten-bärarsystem är att stimulera produktionen av antikroppar, som ofta används för att utveckla olika analytiska tester, så att de är användbara med tanke på forskning och diagnos. .

Ett försöksdjur exponerat för en hapten kopplad till exempel ett protein kommer att producera antikroppar mot hapten, mot epitoper eller antigena determinanter för bärarmolekylen och mot ställen som bildas vid korsningen mellan hapten och dess transportör.

Denna egenskap hos hapten-bäraren eller transporteringssystemet är användbar för att studera de immunologiska effekterna av små variationer i strukturen hos ett antigen på immunresponsens specificitet.

egenskaper

Haptens kännetecknas huvudsakligen av deras storlek och av det faktum att de i allmänhet är organiska molekyler utan protein. Här är en kort lista över de viktigaste egenskaperna hos dessa molekyler:

- Kemiska föreningar med låg molekylvikt (mindre än 5 kDa). De kan till och med vara mycket små funktionella grupper.

Hapten-carrier-komplex. Hapten i denna bild är en dinitrofenylgrupp (Källa: MantOs via Wikimedia Commons)

- Det är molekyler med antigenisk specificitet, men utan immunogenisk kraft eller, vad är samma, utlöser de inte produktionen av antikroppar, men de kan specifikt erkännas av dem i organismer immuniserade med hapten-bärare-komplex.

- Endast kopplade till en "bärare" eller "transporter" -molekyl (från den engelska bäraren) får de immunogenicitet som antigener, eftersom de känns igen av immunsystemet.

- De är univalenta ur antigens synvinkel, det vill säga antalet funktionella antigene determinanter som haptener har, som kan binda en antikropp, är bara en (till skillnad från ett naturligt antigen, som är flervärdigt).

Immunsvar associerade med haptens och lite historia

Mycket av den nuvarande kunskapen om processen för att presentera antigen med B-lymfocyter, liksom rollen för dessa celler i utvecklingen av humorala immunsvar, härrör från olika studier där antikroppssvaret i en immuniserad organisme ville observeras. med ett hapten-transporterkomplex.

Karl Landsteiner, mellan 1920 och 1930, ägnade sin forskning till skapandet av ett kemiskt definierat system för att studera bindningen av enskilda antikroppar, för att använda, för detta, djur immuniserade med hapten-bärare-konjugat och jämföra deras sera med andra djur. immuniserade med liknande hapten kopplade till olika molekyler.

Hans jämförande experiment syftade till att bestämma om det fanns korsreaktioner (att samma antikropp känner igen mer än ett antigen) mellan antikropparna producerade som svar på olika hapten-bärare-komplex, med vilka han kunde analysera vilka modifieringar som förhindrade eller tillät dessa reaktioner.

Landsteiner's arbete lyckades få fram immunsystemets specificitet för små strukturella variationer i antigenens immunogena determinanter, liksom den stora mångfalden av epitoper som detta system har förmågan att känna igen.

Egenskaper för de svar som induceras av hapten-carrier-komplexen

Från studier från Landsteiner och andra forskare i området kunde vissa speciella egenskaper hos de immunsvar som inducerats genom immunisering med hapten-bärar-proteinkomplex erkännas.

- Immunsvar kräver deltagande av specifika B-lymfocyter för varje hapten och specifika hjälpar-T-lymfocyter för proteindelen av transportören.

- Att framkalla ett svar är endast möjligt när hapten är fysiskt bunden till sitt bärarprotein.

- Antikropp-antigeninteraktionen är begränsad av molekylerna i klass II-histokompatibilitetskomplex-systemet.

Senare, i immunologins historia, insågs det att dessa egenskaper också är karakteristiska för antikroppssvar på vilket proteinantigen som helst.

referenser

1. Abbas, AK, Lichtman, AH, & Pillai, S. (2014). Cellulär och molekylär immunologi E-bok. Elsevier Health Sciences.
2. Actor, JK (2019). Inledande immunologi, andra: Grundläggande begrepp för tvärvetenskapliga tillämpningar. Academic Press.
3. Kennedy, M. (2011). Immunologi för dummies - en smärtfri granskning av grundläggande begrepp (Proceedings).
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Lehninger-principerna för biokemi. Macmillan.
5. Owen, JA, Punt, J., & Stranford, SA (2013). Kuby immunologi (s. 692). New York: WH Freeman.