Що таке антиген?

Антиген — це будь-яка молекула або речовина, яка здатна викликати імунну відповідь організму, стимулюючи вироблення антитіл або активацію Т-лімфоцитів. Простіше кажучи, антиген діє як “сигнал тривоги” для імунної системи, допомагаючи розрізняти “своє” (власні клітини) від “чужого” (патогени, алергени чи пухлинні клітини). Антигени зазвичай є білками, полісахаридами, ліпідами чи нуклеїновими кислотами, і їхня присутність може бути як корисною (наприклад, у вакцинах), так і шкідливою (у алергіях чи аутоімунних хворобах).

Без антигенів імунна система не мала б “мішеней” для атаки, але надмірна реакція на них може призводити до хронічних проблем. Антигени не обов’язково шкідливі самі по собі — вони просто маркери, які імунна система інтерпретує.

Типи антигенів

Антигени класифікуються за походженням, структурою та способом взаємодії з імунною системою. Ось основні типи, які я часто обговорюю з пацієнтами:

1. Екзогенні (зовнішні) антигени: Це речовини, що потрапляють в організм ззовні. Вони включають:

• Бактеріальні антигени (наприклад, білки на поверхні бактерій, як флагеліни чи токсини).
• Вірусні антигени (глікопротеїни на оболонці вірусів, такі як спайк-протеїн SARS-CoV-2).
• Грибкові чи паразитарні антигени (полісахариди на клітинних стінках).
• Алергени (пилок, шерсть тварин, харчові білки, як арахісовий алерген Ara h 1).
  Ці антигени обробляються антиген-презентуючими клітинами (APC), такими як дендритні клітини чи макрофаги, і презентуються Т-лімфоцитам.

2. Ендогенні (внутрішні) антигени: Виробляються всередині клітин організму. Вони часто асоціюються з інфікованими чи пухлинними клітинами:

• Вірусні білки, синтезовані в інфікованих клітинах.
• Пухлинні антигени (наприклад, мутаційні антигени в ракових клітинах, як HER2 у раку молочної залози).
  Ці антигени презентуються через MHC I (major histocompatibility complex класу I) на поверхні клітин, дозволяючи цитотоксичним Т-клітинам (CD8+) їх розпізнавати та знищувати.

3. Аутоантигени: Власні молекули організму, які помилково розпізнаються як чужі. Це призводить до аутоімунних захворювань:

• Наприклад, тиреоглобулін у аутоімунному тиреоїдиті Хашимото чи мієлін у розсіяному склерозі.
  У моїй практиці я часто тестую на аутоантигени у пацієнтів з ревматоїдним артритом чи системним червоним вовчаком.

1. Гаптени: Маленькі молекули (наприклад, ліки як пеніцилін чи хімікати), які самі по собі не імуногенні, але стають антигенами, зв’язуючись з білками-носіями. Вони часто викликають алергічні реакції, як контактний дерматит від нікелю.
2. Суперантигени: Спеціальний тип, як токсини стафілококу (TSST-1), які надмірно стимулюють Т-клітини, викликаючи цитокіновий шторм і шок.
3. Інші класифікації:

• За імуногенністю: Імуногени (викликають відповідь) vs. толерогени (викликають толерантність).
• За типом: Т-залежні (потребують Т-клітин) vs. Т-незалежні (активують В-клітини безпосередньо, як полісахариди).

Тип антигену визначає тип імунної відповіді: гуморальну (антитіла) чи клітинну (Т-клітини).

Структура антигенів та епітони

Антигени — це складні молекули з детермінантами, які розпізнаються імунною системою. Ключовий елемент — епітопи (антигенні детермінанти): маленькі ділянки антигену (5-15 амінокислот для білків), які безпосередньо зв’язуються з антитілами чи Т-клітинними рецепторами (TCR).

• Лінійні епітопи: Послідовність амінокислот, розпізнається В-клітинами.
• Конформаційні епітопи: Тримірна структура, чутлива до денатурації.
• Неоантигени: Мутаційні епітопи в пухлинах, які є унікальними для пацієнта і використовуються в персоналізованій імунотерапії.

Структура антигену впливає на його імуногенність: великі, чужорідні молекули з повторюваними епітопами (як на поверхні вірусів) викликають сильнішу відповідь. У лабораторії аналізуються епітопи для дизайну вакцин — наприклад, у мРНК-вакцинах проти COVID-19 фокус на спайк-епітопах.

Як антигени взаємодіють з імунною системою

Антигени запускають каскад подій:

1. Розпізнавання: Антиген захоплюється APC (макрофаги, дендритні клітини), обробляється і презентується на MHC молекулах:

• MHC II для екзогенних антигенів (активує CD4+ Т-хелпери).
• MHC I для ендогенних (активує CD8+ Т-кілери).

2. Активація лімфоцитів: Т-клітини зв’язуються з MHC-антигеном, активуючись і проліферуючи. В-клітини виробляють антитіла (IgM, IgG тощо), які нейтралізують антиген.

3. Імунна відповідь: Гуморальна (антитіла в крові) vs. клітинна (пряме знищення клітин). Пам’ятні клітини забезпечують довготривалий імунітет.

У пацієнтів з імунодефіцитами (наприклад, ВІЛ) антигени не ефективно розпізнаються, призводячи до інфекцій. Навпаки, гіперчутливість (алергія) — це надмірна реакція на нешкідливі антигени.

Клінічне значення антигенів

Антигени — ключ до діагностики та лікування:

• Вакцини: Вводять ослаблені антигени для створення імунітету (наприклад, антигени віспи в вакцині).
• Алергії: Тести на шкірні проби виявляють реакцію на антигени (IgE-опосередкована).
• Аутоімунні захворювання: Терапія блокує аутоантигени (біологічні препарати як ритуксимаб).
• Трансплантація: HLA-антигени (MHC) перевіряються для сумісності, щоб уникнути відторгнення.
• Онкологія: CAR-T терапія націлена на пухлинні антигени.
• Діагностика: Антигенні тести (наприклад, швидкі тести на COVID-19) виявляють патогени безпосередньо.

Також використовуються антиген-специфічні тести для моніторингу: наприклад, PSA-антиген для раку простати. Ризики: Надмірна імунна відповідь може викликати анафілаксію чи цитокіновий шторм.

Профілактика та поради від імунолога

Розуміння антигенів допомагає запобігати хворобам: вакцинація, гігієна, уникнення алергенів. Для пацієнтів з імунними проблемами рекомендовано регулярні тести (ELISA на антитіла) та імунотерапію. Пам’ятайте: імунна система — це баланс; антигени тримають її в тонусі, але дисбаланс потребує професійної допомоги.