Co to są Hapteny?

By Dr Maho Yokoyama, Ph.D.Reviewed by Kate Anderton, B.Sc. (Editor)

Antygeny są cząsteczkami, które wywołują odpowiedź immunologiczną lub wiążą się z elementami układu odpornościowego, takimi jak przeciwciała. Hapteny to małe cząsteczki, które również wywołują odpowiedź immunologiczną, ale w inny sposób.

Novikov Aleksey |

Jak hapteny wywołują odpowiedź immunologiczną?

W przeciwieństwie do antygenów, hapteny wymagają dodatkowej cząsteczki, zanim będą w stanie wywołać odpowiedź immunologiczną. Te dodatkowe cząsteczki nazywane są „nośnikami” i często są to białka, z którymi hapten łączy się ściśle; zazwyczaj jest to wiązanie kowalencyjne.

Powstanie kompleksu hapten-nośnik powoduje, że hapten staje się immunogenny, co skutkuje wytworzeniem przeciwciał przeciwko haptenowi. Przy drugiej ekspozycji, przeciwciała te mogą rozpoznać i związać się z tym samym haptenem przy braku cząsteczki nośnika. Dlatego, chociaż hapteny potrzebują cząsteczki nośnikowej, aby stać się immunogennymi, są one również antygenowe, ponieważ są w stanie wiązać się z przeciwciałami lub innymi składnikami odpowiedzi immunologicznej wywołanej przez kompleks hapten-cząsteczka nośnikowa.

Jakie rodzaje białek wiążą się z haptenami?

Hapteny często wiążą się z białkami w surowicy krwi, takimi jak albuminy. Jeśli kompleks hapten-albumina jest większy niż 3000 MW, staje się immunogenny. Odpowiedź immunologiczna wywołana przez kompleks hapten-nośnik jest skierowana zarówno na nośnik (w tym przypadku albuminę), jak i na hapten.

Niektóre hapteny mogą wiązać się z błonami komórkowymi, w tym z czerwonymi krwinkami. W tym przypadku, cząsteczka mała jak komórka jest nazywana „neoantygenem”. Leki takie jak ibuprofen mogą tworzyć neoantygeny z czerwonymi krwinkami. Po wywołaniu odpowiedzi immunologicznej dochodzi do lizy neoantygenowych krwinek czerwonych (niedokrwistość hemolityczna).

Odkrycie haptenów

Doświadczenia przeprowadzone przez Karla Landsteinera na początku XX wieku wykazały, że związki takie jak sulfonian m-aminobenzenu były w stanie wywołać odpowiedź immunologiczną tylko wtedy, gdy były sprzężone z nośnikiem, takim jak owalbumina.

Ukuto termin „odpowiedź hapteniczna”, pochodzący od greckiego „haptein” – mocować. Odpowiedź hapteniczna została wykorzystana przez Landsteinera do zbadania, jak działa wiązanie antygen-przeciwciało, a w nowszych czasach została wykorzystana w poszukiwaniu szczepionek przeciwko chorobom zakaźnym.

Jak leki farmaceutyczne stają się haptenami?

Leki farmaceutyczne są zazwyczaj małymi cząsteczkami i mogą być haptenami, które wiążą się z białkami we krwi. Kiedy odpowiedź immunologiczna zostanie wywołana, powoduje to reakcję immunologiczną na lek, co może prowadzić do wysypki skórnej lub wstrząsu anafilaktycznego w ciężkich przypadkach.

Antybiotyki

Penicyliny to grupa antybiotyków z rdzeniem beta-laktamowym, który nadaje tym związkom właściwości antybakteryjne. Penicyliny mogą być rozkładane przez enzymy beta-laktamazy i mogą prowadzić do wytworzenia pochodnych benzylopenicylowych, które mogą następnie wiązać się z innymi białkami i wywoływać odpowiedź immunologiczną.

Jest to jedna z przyczyn niepożądanych reakcji immunologicznych przy kolejnej ekspozycji na penicyliny. Reakcje niepożądane są bardzo niebezpieczne i mogą obejmować pokrzywkę, astmę, obrzęk naczynioruchowy i, w najcięższych przypadkach, anafilaksję.

Cefalosporyny mogą również wywoływać odpowiedź immunologiczną jako hapten. Chociaż obecnie nie wiemy, w jaki sposób cefalosporyny stają się haptenami, zauważono, że cefalosporyny trzeciej i czwartej generacji częściej prowadzą do niepożądanej reakcji immunologicznej niż cefalosporyny pierwszej lub drugiej generacji.

Środki znieczulające

Halotan zaczął być stosowany w latach 1950-tych jako środek znieczulający. Jest silny, niepalny i metabolizowany do chlorku trifluoroacetylu. Chlorek trifluoroacetylu reaguje następnie z białkami w wątrobie, tworząc neoantygen, a po wywołaniu odpowiedzi immunologicznej na ten neoantygen kolejne narażenie na halotan może prowadzić do zapalenia wątroby poprzez aktywację tej odpowiedzi immunologicznej.

Dalsza lektura

• Wszystkie treści dotyczące przeciwciał
• Przeciwciało – Co to jest przeciwciało?
• Formy przeciwciał
• Przeciwciała w medycynie
• Struktura przeciwciał

Written by

Dr Maho Yokoyama

Dr Maho Yokoyama jest badaczką i pisarką naukową. Tytuł doktora uzyskała na Uniwersytecie w Bath, w Wielkiej Brytanii, po napisaniu pracy w dziedzinie mikrobiologii, w której zastosowała genomikę funkcjonalną do Staphylococcus aureus. Podczas studiów doktoranckich Maho współpracowała z innymi naukowcami nad kilkoma pracami, a nawet opublikowała niektóre z własnych prac w recenzowanych czasopismach naukowych. She also presented her work at academic conferences around the world.

Citations