Hapten

Hapteni su relativno male molekule koje izazivaju imunski odgovor samo ako su pričvršćene na veliki nosač, kao što je protein; nosač može biti onaj koji takođe ne izaziva imunski odgovor sam (općenito, samo velike molekule, infektivni agensi ili netopiva strana materija mogu izazvati imunski odgovor u tijelu).

Jednom kada tijelo stvori antitijela na hapten-nosaču, aduktirani mali molekulski hapten se također može povezati s antitijelom, ali obično neće pokrenuti imunski odgovor; obično to može učiniti samo aditivni hapten-nosač. Ponekad je mala molekula haptena može čak i blokirati imunski odgovor na adukt hapten-nosača, sprečavajući adukt od vezanja antitijela, proces koji se zove haptenska inhibicija.

Mehanizmi odsustva imunskog odgovora mogu varirati i uključuju složene imunske procese, ali mogu uključivati odsutne ili nedovoljne signale kostimulacije iz antigen-prezentirajućih ćelija.

Hapteni su korišteni za proučavanje alergijskog kontaktnog dermatitisa (ACD) i mehanizama upalne bolesti crijeva (IBD) da induciraju autoimunske reakcije.^[1] Koncept haptena nastao je iz djela Karla Landsteinera ^[2]^[3] koji je takođe započeo i upotrebu sintetskih haptena za proučavanje imunohemijskih fenomena.^[4]

Primjeri haptena

Prvi istraživani hapteni bili su anilin i njegovi karboksilni derivati (antranilna kiselina, 3-aminobenzojeva kiselina i p-aminobenzojeva kiselina).^[5] Dobro poznat primjer haptena je rushiol, toksin koji se nalazi u otrovnom bršljanu. Kad se apsorbira kroz kožu iz biljke, urushiol se, u ćelijama kože, podvrgava oksidaciji, kako bi nastao stvarni hapten, reaktivna molekula kinona, koji tada reagira s proteinima kože kako bi tvorio haptenske adukte. Obično prvo izlaganje izaziva samo senzibilizaciju, pri kojoj postoji proliferacija efektorskih T-ćelija. Nakon naknadne, druge izloženosti, proliferirane T-ćelije mogu se aktivirati, stvarajući imunsku reakciju koja stvara tipske plikove na izloženoj površini otrovnom bršljanu. Neki hapteni mogu izazvati autoimune bolesti. Primjer je hidralazin , lijek za snižavanje krvnog pritiska koji povremeno može proizvesti lijek (za lupus erythematosus) kod određenih osoba. Čini se da je to i mehanizam pomoću kojeg anestetički plin halotan može prouzrokovati opasni po život hepatitis, kao i mehanizam pomoću kojeg penicilin, lijek koji izaziva autoimunu hemolitku anemiju. Ostali hapten koji se najčešće koriste u molekulskoj biologiji uključuju primjenu floresceina, biotina, digoksigenina i dinitrophenola. Konačno, alergiju na nikl uzrokuju ioni nikla, metala koji prodiru u kožu i vežu se za proteine kože.

Haptenska konjugacija

Zbog svoje prirode i svojstava, aditivi haptena-nosača su bili od ključne važnosti u imunologiji. Oni su korišteni za procjenu svojstava specifičnih epitopa i antitijela. Važni su u pročišćavanju i proizvodnji monoklonskih antitijela. Također su od vitalnog značaja za razvoj osjetljivih kvantitativnih i kvalitativnih imunoloških analiza.^[6] Međutim, da bi se postigli najbolji i najpoželjniji rezultati potrebno je uzeti u obzir mnoge faktore u oblikovanju haptenih konjugata. Uključuju metod konjugacije haptena, vrstu korištenog nosača i gustoću haptena. Varijacije ovih faktora mogu dovesti do različitih snaga imunskog odgovora na novoformiranu antigenu determinantu.

Općenito, nosači proteina trebaju biti imunogeni i sadržavati dovoljno aminokiselinskih ostataka u reaktivnim bočnim lancima da se konjugiraju s haptenima. Ovisno o haptenima koji se koriste, drugi faktori u razmatranju proteinskih nosača mogu uključivati njihovu in vivo toksičnost, komercijalnu dostupnost i troškove.^[6]

Najčešći nosači uključuju serumski globulin, albumine, ovalbumin i mnoge druge. Iako se proteini uglavnom koriste za haptensku konjugaciju, takođe se mogu koristiti i sintetski polipeptidi poput poli-L-glutaminske kiseline, polisaharida i liposomi.

Metodi konjugacije haptena

Prilikom izbora prikladnog metoda za kontenzivno povezivanje , moraju se identificirati funkcionalne skupine na haptenu i njegovom nosaču. Ovisno o prisutnim grupama, može se primijeniti jedna od dvije glavne strategije:

Spontana hemijska reakcija koristi se kada je hapten hemijski reaktivni molekul, kao što su anhidridi i izocianati. Ovaj metod konjugacije je spontan i nisu potrebni agensi za umrežavanje.^[6]
Molekule intermedijarnog ukrštanja se uglavnom odnose na nereaktivne haptene . Agensi sa najmanje dve hemijski reaktivne grupe kao što su karbodiimid ili glutaraldehid pomažu u konjugaciji haptena u njihovih nosače. Opseg umrežavanja ovisi o omjeru hapten/ nosač/ spojnica, koncentraciji haptena/nosača i temperaturi, pH okruženju.^[6]
- Karbodiimid uključuje grupu spojeva opće formule RN=C=NR', pri čemu su R i R' ili alifatski (tj. dietilkarbodiimid) ili aromatski (tj. difenilkarbodiimid). Konjugacija upotrebom karbodiimida zahtijeva prisustvo α ili ɛ-amino- i karboksilne skupine. Amino grupa obično dolazi od lizilskog ostatka proteinskog nosača, dok karboksilna grupa dolazi iz haptena . Tačan mehanizam ove reakcije još nije poznat. Međutim, predložena su dva puta. Prvi postulati formiraju intermedijar koji može reagirati s aminom. Drugi navodi da je došlo do preuređenja acil ureje, glavnog bočnog produkta reakcije na visokoj temperaturi.^[7]
- Glutaraldehidni metod deluje reakcijom glutaraldehida sa aminskim grupama da bi se formirale Schiff-ove baze ili proizvodi dodavanja dvostruke veze tipa Michael. Prinos konjugata može se kontrolisati variranjem pH reakcije. Viši pH stvorio bi više Schiff-ovih bazinih intermedijara i posljedično doveo do povećanja broja i veličine hatenitih konjugata. Sve u svemu, umreženost koja uključuje glutaraldehid vrlo je stabilna. Međutim, vakcinirane životinje imaju tendenciju da prepoznaju glutaraldehidske poprečnovezne mostova kao epitope.^[8]
Kapilarna elektroforeza visokih performansi (HPCE) je alternativna metoda u optimizaciji konjugacije haptena i proteina. HPCE se uglavnom koristi u odvajanju ugljikohidrata s vrlo visokim kapacitetom odvajanja. Mnogobrojne su prednosti upotrebe HPCE-a kao tehnike za ispitivanje određenih konjugata, kao što su samo potrebne minutne veličine uzorka (nl). Pored toga, uzorak koji se koristi ne mora biti čist i nije potrebna vrsta radio-obilježavanja. Velika korist ove

og metoda kontenzivne konjugacije je u tome što postoji automatizirana analiza uzorka i ispitivanje njegove interakcija može se odrediti u slobodnoj otopini. Ovaj metod konjugacije hapten-protein izuzetno je djelotvoran kod konjugata male gustoće epitopa, gdje je inače vrlo zahtjevna upotreba drugih metoda za određivanje njihove električne ili ionske pokretljivosti.^[9]^[10]

Inhibicija haptena

Inhibicija haptena ili „poluhaptena“ je inhibicija hipersenzitivnosti tipa III. Inhibirane molekule haptena vežu se sa antitijelima na tu molekulu bez izazivanja imunskog odgovora, ostavljajući manje antitela da se vežu za imunogeni adukt hapten-proteina. Primjer hapten inhibitora je dekstran 1, što je mali dio (1 kilodaltona) cijelog kompleksa dekstrana, koji je dovoljan za vezanje antitijela protiv dekstrana, ali nedovoljno za rezultira formiranjem imunskih kompleksa i rezultirajućih imunskih odgovora.^[11]

Također pogledajte

Reference

^ Erkes, Dan; Selvan, Senthamil (2014). "Hapten-Induced Contact Hypersensitivity, Autoimmune Reactions, and Tumor Regression: Plausibility of Mediating Antitumor Immunity". Journal of Immunology Research. Hindawi. 2014: 1–28. doi:10.1155/2014/175265. PMC 4052058. PMID 24949488.
^ Landsteiner, Karl (1945). The Specificity of Serological Reactions. Cambridge: Harvard Univ. Press.
^ Landsteiner, Karl (1990). The Specificity of Serological Reactions, 2nd Edition, revised. Courier Dover Publications. ISBN 978-0-486-66203-9.
^ Shreder, Kevin (mart 2000). "Synthetic Haptens as Probes of Antibody Response and Immunorecognition". Methods. 20 (3): 372–379. doi:10.1006/meth.1999.0929. PMID 10694458.
^ Based on K. Landsteiner, 1962, The Specificity of Serologic Reactions, Dover Press
^ ^a ^b ^c ^d Lemus, Ranulfo; Karol, Meryl H. (2008). Conjugation of Haptens. Allergy Methods and Protocols. Methods in Molecular Medicine. 138. str. 167–182. doi:10.1007/978-1-59745-366-0_14. ISBN 9780896038967. PMID 18612607.
^ Bauminger, Sara; Wilchek, Meir (1980). "[7] the use of carbodiimides in the preparation of immunizing conjugates". Immunochemical Techniques, Part A. Methods in Enzymology. 70. str. 151–159. doi:10.1016/s0076-6879(80)70046-0. ISBN 9780121819705. PMID 6999295.
^ Carter, John (1. 1. 1996). "Conjugation of Peptides to Carrier Proteins via Glutaraldehyde". The Protein Protocols Handbook. str. 679–687. doi:10.1007/978-1-60327-259-9_117. ISBN 978-0-89603-338-2.
^ Frøkiaer, H.; Sørensen, H.; Sørensen, J. C.; Sørensen, S. (24. 11. 1995). "Optimization of hapten-protein conjugation by high-performance capillary electrophoresis". Journal of Chromatography A. 717 (1–2): 75–81. doi:10.1016/0021-9673(95)00642-X. ISSN 0021-9673. PMID 8520687.
^ Stratis-Cullum, D., McMasters, Sun, Pellegrino, Paul M, & U.S. Army Research Laboratory. (2009). Affinity probe capillary electrophoresis evaluation of aptamer binding to Campylobacter jejuni bacteria(ARL-TR (Aberdeen Proving Ground, Md.); 5015). Adelphi, MD: Army Research Laboratory.
^ Promiten, drug information from the Swedish official drug catalog Last updated: 2005-02-17

Vanjski linkovi

Haptens na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)

[1] Erkes, Dan; Selvan, Senthamil (2014). "Hapten-Induced Contact Hypersensitivity, Autoimmune Reactions, and Tumor Regression: Plausibility of Mediating Antitumor Immunity". Journal of Immunology Research. Hindawi. 2014: 1–28. doi:10.1155/2014/175265. PMC 4052058. PMID 24949488.

[2] Landsteiner, Karl (1945). The Specificity of Serological Reactions. Cambridge: Harvard Univ. Press.

[3] Landsteiner, Karl (1990). The Specificity of Serological Reactions, 2nd Edition, revised. Courier Dover Publications. ISBN 978-0-486-66203-9.

[4] Shreder, Kevin (mart 2000). "Synthetic Haptens as Probes of Antibody Response and Immunorecognition". Methods. 20 (3): 372–379. doi:10.1006/meth.1999.0929. PMID 10694458.

[5] Based on K. Landsteiner, 1962, The Specificity of Serologic Reactions, Dover Press

[Lemus2008-6] Lemus, Ranulfo; Karol, Meryl H. (2008). Conjugation of Haptens. Allergy Methods and Protocols. Methods in Molecular Medicine. 138. str. 167–182. doi:10.1007/978-1-59745-366-0_14. ISBN 9780896038967. PMID 18612607.

[7] Bauminger, Sara; Wilchek, Meir (1980). "[7] the use of carbodiimides in the preparation of immunizing conjugates". Immunochemical Techniques, Part A. Methods in Enzymology. 70. str. 151–159. doi:10.1016/s0076-6879(80)70046-0. ISBN 9780121819705. PMID 6999295.

[8] Carter, John (1. 1. 1996). "Conjugation of Peptides to Carrier Proteins via Glutaraldehyde". The Protein Protocols Handbook. str. 679–687. doi:10.1007/978-1-60327-259-9_117. ISBN 978-0-89603-338-2.

[9] Frøkiaer, H.; Sørensen, H.; Sørensen, J. C.; Sørensen, S. (24. 11. 1995). "Optimization of hapten-protein conjugation by high-performance capillary electrophoresis". Journal of Chromatography A. 717 (1–2): 75–81. doi:10.1016/0021-9673(95)00642-X. ISSN 0021-9673. PMID 8520687.

[10] Stratis-Cullum, D., McMasters, Sun, Pellegrino, Paul M, & U.S. Army Research Laboratory. (2009). Affinity probe capillary electrophoresis evaluation of aptamer binding to Campylobacter jejuni bacteria(ARL-TR (Aberdeen Proving Ground, Md.); 5015). Adelphi, MD: Army Research Laboratory.

[11] Promiten, drug information from the Swedish official drug catalog Last updated: 2005-02-17

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]