Viene definita antigene qualsiasi sostanza estranea che, introdotta in un organismo, sia capace di provocare la formazione di anticorpi e di reagire in modo specifico con essi, inducendo una risposta immunitaria.
Caratteristiche Generali degli Antigeni
Gli antigeni in genere sono molecole complesse ad alto peso molecolare (maggiore di 10.000 dalton), spesso proteine o polisaccaridi, più raramente lipidi; gli acidi nucleici, invece, non presentano mai proprietà antigeniche, a meno che non abbiano subito alterazioni chimiche.
La maggior parte degli antigeni possiede diversi determinanti antigenici, che costituiscono dunque un 'mosaico antigenico', ognuno dei quali stimola la proliferazione di specifici linfociti e quindi la produzione di specifici anticorpi. La risposta immunitaria a un antigene è la somma delle risposte dei linfociti ai diversi determinanti antigenici presenti in esso.
Nel caso delle proteine le proprietà antigeniche dipendono dalla loro struttura terziaria: denaturazioni che facciano perdere alla molecola questa struttura comportano quindi la perdita di antigenicità.
Nonostante la maggior parte degli antigeni siano molecole di grandi dimensioni, in alcuni casi molecole più piccole, i cosiddetti apteni, possono comportarsi come antigeni.
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Gli antigeni vengono definiti apteni se hanno peso molecolare inferiore agli 8000 Dalton, situazione in cui tendono a legarsi con una proteina formando il complesso aptene-proteina.
Gli antigeni sono formati da proteine, polisaccaridi e complessi lipoproteici.
Nell'uomo possono comportarsi come antigeni le molecole proteiche contenute in batteri, virus, protozoi, piante, cibi, veleno di serpenti, componenti del siero e le proteine che sono presenti sulla membrana di globuli rossi e di altri tipi cellulari. Queste ultime sono gli antigeni che caratterizzano i vari gruppi sanguigni e il sistema di istocompatibilità, importanti per trasfusioni e trapianti.
In alcune patologie il sistema immunitario non è in grado di distinguere le proprie molecole (self) da quelle estranee (non self) e quindi produce erroneamente anticorpi anche contro molecole proprie, che in questo caso vengono definite autoantigeni.
La scoperta che modeste modifiche alla struttura dell'antigene possono eliminare le sue proprietà tossiche senza intaccarne quelle antigeniche è alla base dei processi di immunizzazione, per es. contro le tossine del tetano e della difterite.
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Come il Sistema Immunitario Riconosce gli Antigeni
Il sistema immunitario riconosce un antigene grazie ai complessi delle molecole di istocompatibilità (MHC).
Le MHC di classe 1 sono in grado di riconoscere gli antigeni esogeni provenienti dall’interno delle cellule, quindi da cellule infettate da virus per esempio.
Una volta che l’antigene è stato riconosciuto come tale dall’organismo, le molecole MHC trasmettono l’informazione alle cellule del sistema immunitario, in particolare: le MHC di classe 1 ai linfociti T citotossici e le MHC di classe 2 ai linfociti T helper.
Mentre i linfociti T citotossici possono in modo diretto distruggere tutte le cellule esprimenti l’antigene esogeno, i linfociti T helper a loro volta inviano l’informazione ai linfociti B.
Sia i fattori dell'immunità specifica, che i fattori dell'immunità aspecifica vengono riversati nel torrente ematico per il loro trasporto e per il riconoscimento degli antigeni.
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Antigenicità e Immunogenicità
L'antigenicità è la capacità dell'antigene di combinarsi specificamente con anticorpi e recettori ad esso specifici (i recettori per l'antigene presenti sulle cellule T e B); l'immunogenicità, o potere "immunogeno", riflette invece la capacità dell'antigene di indurre una risposta immunitaria (mediata da cellule T e B).
Pertanto ogni molecola immunogenica è anche antigenica, ma non tutti gli antigeni sono immunogeni.
Gli antigeni possono essere classificati in endogeni o esogeni, a seconda che abbiano origine autoctone o estranee all'organismo.
Questi ultimi penetrano nel corpo sotto forma di batteri, virus, sostanze chimiche, pollini ecc. e sono fagocitati (mangiati e digeriti) da apposite cellule (macrofagi, monociti e granulociti neutrofili).
Di solito gli antigeni sono di natura proteica o polisaccaridica, ma anche elementi più semplici (metalli, frammenti di DNA ecc.) possono divenire antigenici ed immunogenici combinandosi con le proteine proprie dell'organismo e modificandole.
Test Antigenici: Cosa Sono?
I test antigenici sono dei test diagnostici che sfruttano il principio del legame antigene-anticorpo per poter rilevare la presenza di patogeni.
Si basa su un semplice concetto: se in un campione biologico (saliva, urina, sangue) sono presenti degli antigeni specifici per un patogeno, essi saranno in grado di legarsi agli anticorpi che riconoscono gli antigeni del patogeno, provocando una reazione che può essere misurata.
Linfociti B e Riconoscimento dell'Antigene
La regione del linfocita che lega l'antigene è presente nella sua estremità ammino terminale (NH2), l'estremità carbossilica (COOH) è nella regione della coda.
Il meccanismo di riconoscimento dell'antigene avviene per complementarietà delle strutture, ed il sito di legame assumerà una determinata configurazione stabilita dalle sequenze amminoacidiche.
Le reazioni tra antigeni e anticorpi sono reazioni molto specifiche. Un anticorpo può riconoscere solo uno specifico antigene o determinante antigenico. Tuttavia, quando un determinante è comune a più antigeni, un anticorpo sarà in grado di riconoscere questo determinante nei diversi antigeni.
Gli anticorpi, prodotti dai linfociti B, svolgono un ruolo attivo nella nostra difesa immunitaria.
La presenza di antigeni su una cellula scatena, come reazione al loro riconoscimento, una risposta cellulare mediata dai linfociti B e T e diretta specificamente contro quell’antigene: si tratta della cosiddetta immunità specifica o acquisita.
Questa reazione immunitaria specifica è acquisita, si sviluppa nel corso della nostra esistenza, a contatto con i milioni di antigeni che possiamo incontrare.
Antigene è la parola usata per definire tutte le sostanze che sono in grado di innescare una reazione immunitaria nel nostro organismo, che sfocia nella produzione di un anticorpo.
Per esempio, le proteine del capside di un virus, i lipopolisaccaridi delle pareti di un batterio sono degli esempi di antigene.
Gli antigeni endogeni, invece, sono presenti nello stesso organismo e tollerati dal sistema immunitario. Sono espressi dalle stesse cellule che compongono un tessuto e pertanto non stimolano la produzione di anticorpi in condizioni fisiologiche.
Memoria Immunitaria
Il sistema immunitario può rispondere in maniera estremamente specifica all'aggressione di un numero infinito di antigeni, essendo in grado di riconoscere anche proteine che differiscono per un solo amminoacido.
L'incontro con l'antigene avviene nei linfonodi e, per essere riconosciuto come tale, deve essere una molecola riconosciuta come estranea, deve avere dimensioni particolari, essere suscettibile di degradazione ed elaborazione cellulare.
Durante la prima esposizione all'antigene, i linfociti B specifici per tale antigene vengono stimolati a dividersi per originare le plasmacellule deputate a produrre anticorpi mentre, una piccola frazione di cellule proliferanti, viene conservata sottoforma di cellule della memoria.
Le cellule della memoria, in caso di una seconda esposizione con un antigene, proliferano e si differenziano originando una risposta secondaria, più rapida e massiccia.
La memoria è un'importante caratteristica del sistema immunitario.
Riassumendo possiamo considerare 3 tipi di cellule: le cellule vergini, che non hanno ancora avuto stimolazione antigenica; le cellule attivate, in grado di produrre massivamente anticorpi; le cellule della memoria, originano dopo il primo contatto ed entrano in azione a partire dal secondo evento di esposizione all'antigene.
Classi di Immunoglobuline (Anticorpi)
Nell'organismo sono presenti 5 classi principali di anticorpi. Immuno Globuline G rappresentate da quattro differenti classi che fra loro differiscono per le catene pesanti nella regione della cerniera Prevalentemente sono presenti IgG1 che si formano conseguentemente ad una risposta antigenica da proteine, seguite dalle IgG3 e IgG4 ed infine dalle IgG2 che tendono a svilupparsi quando l'antigene con cui vengono a contatto è un polisaccaride.
Sono la classe di linfociti più rappresentata nel sangue e sono le responsabili della risposta immunitaria secondaria. Nella loro catena pesante hanno circa 440 amminoacidi e 220 in quella leggera. Sono rilasciate nel sangue come singolo anticorpo.
Nel feto la loro produzione si attiva intorno alla ventesima settimana, e sono l'unica classe si anticorpi trasmessa a livello placentare, oltre che attraverso il latte materno. Nella loro assunzione attraverso il latte materno superano lo stomaco senza subire il processo digestivo per poi essere assorbite nel tratto intestinale.
Adottano 2 sistemi per distruggere l'antigene. Attraverso il legame con il microrganismo promuovendo la fagocitosi del complesso antigene-IgG che viene riconosciuto dalla coda dell'anticorpo; o per attivazione del sistema del complemento.