HAPTENS: GESCHIEDENIS, FUNCTIES, KENMERKEN, IMMUUNRESPONSEN - BIOLOGIE - 2025

Een hapteen is een niet-antigeen, niet-eiwitmolecuul met een laag molecuulgewicht dat alleen een immuunrespons kan opwekken wanneer het zich bindt aan een eiwit of koolhydraat "moleculaire transporter of drager". Opgemerkt moet worden dat veel auteurs het als een "zeer klein antigeen" beschrijven.

Een antigeen molecuul of antigeen wordt in sommige teksten gedefinieerd als elke stof die met hoge specificiteit kan binden aan een antilichaam dat wordt geproduceerd door een B-cel of aan een receptor op het membraan van een T-cel, de lymfocyten die verantwoordelijk zijn voor humorale en cellulaire immuniteit. , respectievelijk.

Antigeen-antilichaamcomplex (bron: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

Antigenen kunnen moleculen van elk type zijn, zoals eiwitten, metabolieten, suikers, lipiden en hun derivaten, hormonen, medicijnen, nucleïnezuren, enz.

Alleen grote macromoleculen hebben echter de antigene eigenschappen die in staat zijn om de lymfocytreacties op te wekken die nodig zijn voor de productie van antilichamen.

Elke stof die vreemd is voor een organisme, kan als een antigeen worden beschouwd, maar de term 'immunogeen' wordt vaak gebruikt om te verwijzen naar die antigenen die effectief een reactie uitlokken door antilichaamproducerende B-lymfocyten.

Een hapteen is daarom een ​​niet-immunogeen antigeen, dat zijn associatie met een macromolecuul vereist om de immuunresponsen te activeren die kenmerkend zijn voor een immunogeen.

Kenmerken

Aangezien het immuunsysteem het belangrijkste "wapen" is voor de verdediging tegen infecties van verschillende soorten ziekteverwekkers en tegen vreemde voorwerpen of stoffen, naast vele andere dingen, investeert het lichaam van een mens een grote hoeveelheid inspanning en energie in zijn werking. .

Gedurende zijn hele leven wordt een persoon echter regelmatig blootgesteld aan wat als meerdere antigenen kan worden beschouwd, waarvoor het immuunsysteem het vermogen heeft om te "beslissen" op welk type moleculen het moet reageren en welk type moleculen het moet negeren.

Een van de mechanismen die het immuunsysteem gebruikt om te beslissen of het al dan niet op een bepaald antigeen reageert, is de grootte ervan. Dus, zoals hierboven besproken, functioneren alleen "grote" moleculen zoals eiwitten, fosfolipiden, complexe koolhydraten en nucleïnezuren als echte immunogenen.

Haptens, aangezien het zeer kleine moleculen zijn, hebben, tenzij ze geconjugeerd zijn met een bepaald type macromolecuul, geen immunogene functies. Wetenschappers in de medische tak die immunologie wordt genoemd, beschouwen haptenen echter als immunologische "hulpmiddelen".

De reden voor de bovenstaande verklaring heeft te maken met het feit dat sommige onderzoekers toegewijd zijn aan de taak om bepaalde haptenen te conjugeren met andere grotere moleculen, die functioneren in hun 'transport' en ze immunogeen maken, om dat te bereiken. individu produceert specifieke antilichamen tegen een bepaald hapteen.

Het molecuul dat het resultaat is van de vereniging tussen een hapteen en een dragermolecuul staat bekend als een 'systeem' of 'hapteen-dragercomplex' en individuen die aan dit systeem worden blootgesteld (echt immunogeen) produceren antilichamen met het vermogen om specifiek te binden aan deze moleculen in hun Vrije vorm.

Praktisch nut

Een van de belangrijkste functies van haptendragersystemen is dus het stimuleren van de productie van antilichamen, die vaak worden gebruikt bij de ontwikkeling van verschillende analytische tests, dus ze zijn nuttig vanuit het oogpunt van onderzoek en diagnose. .

Een experimenteel dier dat wordt blootgesteld aan een hapteen gekoppeld aan een eiwit, zal bijvoorbeeld antilichamen produceren tegen het hapteen, tegen epitopen of antigene determinanten van het dragermolecuul en tegen plaatsen die zijn gevormd op de kruising tussen het hapteen en zijn transporter.

Deze eigenschap van het hapteen-drager- of transportsysteem is nuttig voor het bestuderen van de immunologische effecten van kleine variaties in de structuur van een antigeen op de specificiteit van de immuunrespons.

kenmerken

Haptens worden voornamelijk gekenmerkt door hun grootte en door het feit dat het over het algemeen niet-proteïne organische moleculen zijn. Hier is een korte lijst met de belangrijkste kenmerken van deze moleculen:

- Chemische verbindingen met laag molecuulgewicht (minder dan 5 kDa). Het kunnen zelfs hele kleine functionele groepen zijn.

Hapten-carrier-complex. Het hapteen in deze afbeelding is een dinitrofenylgroep (Bron: MantOs via Wikimedia Commons)

- Het zijn moleculen met antigene specificiteit, maar zonder immunogene kracht of, wat hetzelfde is, ze veroorzaken geen productie van antilichamen, maar ze kunnen specifiek door hen worden herkend in organismen die zijn geïmmuniseerd met hapteen-dragercomplexen.

- Alleen gehecht aan een ‘drager’ of ‘transporter’ molecuul (van het Engelse Carrier) verwerven ze immunogeniteit als antigenen, aangezien ze worden herkend door het immuunsysteem.

- Ze zijn univalent vanuit antigeen standpunt, dat wil zeggen, het aantal functionele antigene determinanten dat haptenen hebben, die in staat zijn een antilichaam te binden, is slechts één (in tegenstelling tot een natuurlijk antigeen, dat polyvalent is).

Immuunreacties geassocieerd met haptenen en een beetje geschiedenis

Veel van de huidige kennis met betrekking tot het proces van het presenteren van antigenen door B-lymfocyten, evenals de rol van deze cellen bij de ontwikkeling van humorale immuunresponsen, is afkomstig van verschillende onderzoeken waarin de antilichaamrespons in een geïmmuniseerd organisme wilde worden waargenomen. met een hapteen-transportercomplex.

Karl Landsteiner wijdde tussen 1920 en 1930 zijn onderzoek aan het creëren van een chemisch gedefinieerd systeem om de binding van individuele antilichamen te bestuderen, waarbij hij dieren gebruikte die waren geïmmuniseerd met hapteen-dragerconjugaten en hun sera vergeleken met die van andere dieren. geïmmuniseerd met vergelijkbare haptenen gekoppeld aan verschillende moleculen.

Zijn vergelijkende experimenten waren gericht op het bepalen of er kruisreacties waren (dat hetzelfde antilichaam meer dan één antigeen herkent) tussen de antilichamen die werden geproduceerd als reactie op verschillende hapteen-dragercomplexen, waarmee hij kon analyseren welke modificaties deze reacties verhinderden of toestonden.

Landsteiner's werk slaagde erin om de specificiteit van het immuunsysteem voor kleine structurele variaties in de immunogene determinanten van antigenen naar voren te brengen, evenals de grote diversiteit aan epitopen die dit systeem kan herkennen.

Kenmerken van de reacties geïnduceerd door de hapteen-dragercomplexen

Uit de studies van Landsteiner en andere onderzoekers in het gebied konden enkele specifieke kenmerken van de immuunresponsen die worden geïnduceerd door immunisatie met hapteen-drager-eiwitcomplexen worden herkend.

- Immuunresponsen vereisen de deelname van specifieke B-lymfocyten voor elk hapteen en specifieke helper-T-lymfocyten voor het eiwitgedeelte van de transporter.

- Het opwekken van een reactie is alleen mogelijk als het hapteen fysiek is gebonden aan zijn dragereiwit.

- De antilichaam-antigeen-interactie wordt beperkt door de moleculen van het klasse II major histocompatibiliteitscomplex.

Later, in de geschiedenis van de immunologie, werd erkend dat deze kenmerken ook kenmerkend zijn voor antilichaamreacties op elk eiwitantigeen.

Referenties

1. Abbas, AK, Lichtman, AH en Pillai, S. (2014). Cellulaire en moleculaire immunologie E-book. Elsevier Gezondheidswetenschappen.
2. Acteur, JK (2019). Inleidende immunologie, 2e: basisconcepten voor interdisciplinaire toepassingen. Academische pers.
3. Kennedy, M. (2011). Immunologie voor dummies - een pijnloos overzicht van basisconcepten (Proceedings).
4. Nelson, DL, Lehninger, AL en Cox, MM (2008). Lehninger principes van biochemie. Macmillan.
5. Owen, JA, Punt, J., & Stranford, SA (2013). Kuby-immunologie (p.692). New York: WH Freeman.