Σύνδεση αντιγόνου – αντισώματος: Πώς συμβάλει στη βελτίωση της υγείας του ανθρώπου;

ΒΑΣΙΟΣ ΚΩΝ/ΝΟΣ ΓΕΝΙΚΑ, ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ 1

Με αφορμή την εργασία βιολογίας του πρώτου τετραμήνου, με θέμα: «Οι εφαρμογές της ειδικής σύνδεσης αντιγόνου – αντισώματος στη βελτίωση της υγείας του ανθρώπου» πήραμε πρωτοβουλία για να αναρτήσουμε μια εμπλουτισμένη έκδοση για το περιοδικό. Το παρακάτω άρθρο γράφτηκε από τους μαθητές της Β” λυκείου: Κωνσταντίνο Βάσιο και Ιωάννα Καρβελά και περιέρχει χρήσιμες πληροφορίες για επίκαιρα γεγονότα όπως η πανδημία. Το άρθρο χωρίζεται σε δύο μέρη, στο πρώτο αναλύονται τα αντιγόνα και τα αντισωμάτα και στο δεύτερο οι εφαρμογές της σύνδεσής τους για τη βελτίωση της υγείας.

Τι είναι τα αντιγόνα

Τα αντιγόνα είναι μόρια, τα οποία βρίσκονται στο εξωτερικό ενός παθογόνου μικροοργανισμού. Είναι πρωτεΐνες, πεπτίδια, πολυσακχαρίτες, λιπίδια και νουκλεϊκά οξέα, τα οποία μετατρέπονται σε αντιγόνα όταν συνδυάζονται με πρωτεΐνες και πολυσακχαρίτες. Επίσης ως αντιγόνο μπορεί να δράσει ολόκληρος μικροοργανισμός (ιός,μύκητας, κ.α.), τμήμα μικροοργανισμού, τοξικές ουσίες που παράγονται από αυτόν, ουσίες του περιβάλλοντος(π.χ. γύρη) διάφορες φαρμακευτικές ουσίες, συστατικά τροφών, κύτταρα, ορός από άλλα άτομα/ζώα κ.α. Το ανοσοβιολογικό σύστημα αναγνωρίζει και αντιμετωπίζει τα αντιγόνα, με την δημιουργία αντισωμάτων που είναι εξειδικευμένα για κάθε αντιγόνο.

Κατηγορίες αντιγόνων:

Με κριτήριο την προέλευση τους τα αντιγόνα διακρίνονται σε εξωγενή και ενδογενή.

Eξωγενή: Εισέρχονται στον οργανισμό μέσω της εισπνοής, της κατάποσης ή μέσω ένεσης και μπορεί να είναι παθογόνα μικρόβια, χημικές ουσίες, τοξίνες, αλλεργιογόνα ή η γύρη των φυτών.

Ενδογενή: Δημιουργούνται μέσα στα φυσιολογικά κύτταρα λόγω του μεταβολισμού

τους.

Αυτοαντιγόνα: Είναι φυσιολογικές πρωτεΐνες ή συμπλέγματα πρωτεϊνών που αναγνωρίζονται από το ανοσοβιολογικό σύστημα ατόμων που πάσχουν από αυτοάνοσα νοσήματα.

Νεοαντιγόνα: Δεν υπάρχουν στο φυσιολογικό ανθρώπινο γενετικό υλικό.

Καρκινικά/ ογκοειδικά: Κατά την μετατροπή φυσιολογικών κυττάρων σε νεοπλασματικά πραγματοποιούνται ογκοειδικές μεταλλάξεις. Τα καρκινικά αντιγόνα παράγονται μετά από αυτές τις μεταλλάξεις και εμφανίζονται στην επιφάνεια των νεοπλασματικών κυττάρων ώστε να αναγνωριστούν από το ανοσοβιολογικό σύστημα του οργανισμού.

Ιικά: Σχετίζονται με όγκους που έχουν προκληθεί από ιούς, όπως είναι ο καρκίνος του τραχήλου της μήτρας

 

Τι είναι τα αντισώματα

Αντίσωμα ή ανοσοσφαιρίνη ονομάζεται το πρωτεϊνικό μόριο που παράγεται από τα Β – λεμφοκύτταρα (πιο συγκεκριμένα από τα πλασματοκύτταρα) με σκοπό την αντιμετώπιση παθογόνων μικροοργανισμών και βλαβερών ουσιών που αυτοί παράγουν. Από άποψη δομής τα αντισώματα είναι γλυκοπρωτεΐνες που ανήκουν στην υπεροικογένεια των ανοσοσφαιρίνων. Αποτελούνται από τη σταθερή περιοχή που περιλαμβάνει ένα ζευγάρι μεγάλων βαρέων αλυσίδων (H) και ένα ζευγάρι ελαφρών αλυσίδων (L). Στα άκρα των αλυσίδων βρίσκεται η μεταβαλλόμενη περιοχή στην οποία παρουσιάζεται μια ποικιλία δομών οι οποίες αντιστοιχούν σε κάθε αντιγόνο – στόχο.

Κατηγορίες αντισωμάτων:

Τα αντισώματα κατηγοριοποιούνται σε ισότοπα ανάλογα με τις βαριές αλυσίδες. Στα θηλαστικά είναι γνωστά πέντε ισότοπα IgA, IgD, IgE, IgG και IgM ανάλογα με το ξένο αντικείμενο. Αν και γενικά είναι παρόμοια μεταξύ τους η ποικιλομορφία των άκρων τους επιτρέπει την ύπαρξη εκατομμυρίων αντισωμάτων. Οι διαφορές τους οφείλονται στην ύπαρξη μιας ομάδας γονιδίων, η οποία καθορίζει τυχαία τη μορφή της μεταβαλλόμενης περιοχής.

Παράγονται ως προϊόν του δεύτερου σταδίου της ανοσοβιολογικής απόκρισης (χυμική ανοσία) μετά τη διαφοροποίηση των Β λεμφοκυττάρων σε πλασματοκύτταρα και κύτταρα μνήμης. Ως συνήθως είναι απαραίτητη η συμμετοχή Τ λεμφοκυττάρων -τα οποία έχουν αναγνωρίσει το αντιγόνο- για την ενεργοποίηση των πλασματοκυττάρων και την παραγωγή των κατάλληλων αντισωμάτων.

 

Ένωση αντισώματος- αντιγόνου

Τα αντισώματα είναι από τα αποτελεσματικότερα όπλα του ανθρώπινου οργανισμού για την αντιμετώπιση οποιασδήποτε ασθένειας. Πιο συγκεκριμένα, η ένωση του αντισώματος με αντιγόνο χρησιμεύει στην:

  1. Αδρανοποίηση βλαβερών τοξινών παραγόμενες από παθογόνους μικροοργανισμούς όπως τα βακτήρια και τους μύκητες

  2. Άμεση καταστροφή παθογόνων μικροοργανισμών

  3. Διευκόλυνση αναγνώρισης του εισβολέα από τα μακροφάγα με σκοπό την ολοκληρωτική εξουδετέρωση του

  4. Στην ενεργοποίηση του συμπληρώματος (ομάδα πρωτεϊνών με αντιμικροβιακή δράση)

Εφαρμογές σύνδεσης αντιγόνου-αντισώματος για τη βελτίωση της υγείας του ανθρώπου

Η σύγχρονη ιατρική εκμεταλλεύεται αυτή την πολύ εξειδικευμένη σύνδεση αντιγόνου – αντισώματος τόσο για τη διάγνωση όσο και για τη θεραπεία διαφόρων ασθενειών. Ακολουθούν μερικά παραδείγματα αξιοποίησης αυτής της σύνδεσης.

Έλεγχος ομάδας αίματος

Ο προσδιορισμός της ομάδας αίματος (οι 8 ομάδες αίματος: O-, O+, B-, B+, A-, A+, AB- ή AB+) κάθε ατόμου γίνεται σε πρώτο στάδιο μέσω της αιμοσυγκόλλησης, του σχηματισμού δηλαδή συγκολλήσεων αθροισμάτων ερυθρών μετά από την ειδική αντίδραση ενός αντισώματος (Ab), το οποίο βρίσκεται στο πλάσμα του αίματος με ένα αντιγόνο (Ag), το οποίο βρίσκεται στην επιφάνεια των ερυθρών αιμοσφαιρίων. Στον καθορισμό της ομάδας, αντιδρούν τα αντιγόνα των ερυθρών με αντιορό εμπορίου. Με αυτό τον τρόπο τυποποιείται η βασική ομάδα του αίματος, Α, Β, ΑΒ, Ο. Για τον προσδιορισμό της ύπαρξης ή όχι του παράγοντα Rh χρησιμεύει το σύστημα Rhesus, το οποίο αναγνωρίζει εάν υπάρχει ο παράγοντας Rhesus -δηλαδή το αντιγόνο D- στην επιφάνεια των ερυθρών αιμοσφαιρίων του ατόμου. Έτσι χαρακτηρίζεται το άτομο rhesus θετικό(+) ή rhesus αρνητικό(-). Ο εντοπισμός της ομάδας αίματος είναι ιδιαίτερα σημαντικός για τις μεταγγίσεις αίματος, καθώς η χορήγηση μη συμβατής ομάδας μπορεί να οδηγήσει σοβαρές συνέπειες ή ακόμα και θάνατο. Με τον εντοπισμό των ομάδων είναι δυνατές οι ασφαλείς μεταγγίσεις, χρήσιμες για άτομα με αναιμίες ή σε περιπτώσεις σοβαρού τραυματισμού που η χορήγηση αίματος είναι απαραίτητη.

 

Γρήγορα τεστ εγκυμοσύνης

Τα τεστ εγκυμοσύνης ατομικής χρήσης πλευρικής ροής(ούρων) είναι μία γρήγορη ανοσοβιολογική εξέταση η οποία χρησιμοποιεί ένα συνδυασμό αντισωμάτων, όπως το μονοκλωνικό αντίσωμα hCG για την ανίχνευση των αυξημένων επιπέδων της ανθρώπινης χοριακής γοναδοτροπίνης  hCG ή  μιας παραλλαγής αυτής της ορμόνης, που είναι γνωστή ως υπεργλυκοσυλιωμένη hCG (H-hCG).

 

Τεστ Αντιγόνου(rapid test)

Τα τεστ  αντιγόνου λειτουργούν αναμειγνύοντας το δείγμα της βλέννας της μύτης ή του σάλιου με ένα διάλυμα που απελευθερώνει συγκεκριμένες ιικές πρωτεΐνες. Αυτός ο συνδυασμός εφαρμόζεται στη συνέχεια σε μια λωρίδα χαρτιού που περιέχει ένα κατά παραγγελία αντίσωμα ειδικευμένο να δεσμεύει αυτές τις πρωτεΐνες εάν υπάρχουν. Το αποτέλεσμα αντικατοπτρίζεται ως ταινία στη λωρίδα χαρτιού. Η ένδειξη στο γράμμα C (Control) εμφανίζεται υπό την παρουσία βλέννας και στο T (Test) υπό την παρουσία αντιγόνων του ιού. Αυτού του είδους τεστ χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση του νέου κορονοϊού SARS-CoV-2 αλλά και άλλων ιών, όπως της γρίπης.

 

Δερματικές δοκιμασίες νυγμού (skin prick test):

Οι δοκιμασίες νυγμού είναι ένας γρήγορος και φθηνός τρόπος προσδιορισμού αλλεργιών. Εκχυλίσματα που περιέχουν πιθανά αλλεργιογόνα τοποθετούνται στην επιφάνεια του δέρματος και ακολουθεί μικρός νυγμός του δέρματος με καρφίδα/λανσέτα διαμέσου της σταγόνας. Σε περίπτωση αναγνώρισης μιας ουσίας ως αλλεργιογόνου από το ανοσοποιητικό σύστημα του ασθενούς, ακολουθά αντίδραση που μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε την ποσότητα των αντισωμάτων IgE και, συνεπώς, το βαθμό ευαισθησίας στην συγκεκριμένη ουσία.

 

Τεστ RAST

Εκτός από τις δοκιμασίες νυγμών τα τεστ RAST έχουν τη δυνατότητα να εντοπίσουν αλλεργίες με τη χρήση ποσότητας αίματος του ασθενή. Σε αυτή την περίπτωση, το ύποπτο αλλεργιογόνο δεσμεύεται σε ένα αδιάλυτο υλικό και το δείγμα αίματος του ασθενούς προστίθεται. Αν το αίμα του ασθενούς περιέχει αντισώματα IgE, αυτά συνδέονται στο αλλεργιογόνο και προσδιορίζεται η ποσότητά τους. Σε αντίθεση με τις δοκιμές νυγμού, η μέθοδος της δοκιμής αίματος έναντι της ευαισθησίας με δερματικό έλεγχο, έχει το πλεονέκτημα ότι δεν είναι πάντα απαραίτητη η παύση της αντιισταμινική αγωγής.

Τεστ ELISA

Είναι βιοχημική μέθοδος ανίχνευσης της παρουσίας ενός αντισώματος ή ενός αντιγόνου σε ένα δείγμα. Η συγκεκριμένη μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό αλλεργιογόνων ουσιών σε τρόφιμα όπως το γάλα, τα καρύδια , τα φιστίκια τα αυγά και τα αμύγδαλα ή για τον εντοπισμό ορισμένων κατηγοριών ναρκωτικών και φαρμάκων (χρήσιμο για τον τομέα της τοξικολογίας). Ο τρόπος λειτουργίας είναι αρκετά πολύπλοκος, αλλά μετά τη διαδικασία μπορεί να προσδιοριστεί η ποσότητα του αντιγόνου που μας ενδιαφέρει με αλλαγή χρώματος.

 

Μονοκλωνικά αντισώματα

Μονοκλωνικό αντίσωμα (mAb ή moAb) είναι το αντίσωμα που κατασκευάζεται με κλωνοποίηση ενός μοναδικού λευκού αιμοσφαιρίου. Η χορήγηση μονοκλωνικών έχουν ως σκοπό την αντιμετώπιση ασθενειών όπως τον  SARS-CoV-2 (ή αλλιώς κορονοϊό) ενισχύοντας το ανοσοποιητικό. Μάλιστα, μία πιθανή θεραπεία για τον καρκίνο περιλαμβάνει μονοκλωνικά αντισώματα που συνδέονται μόνο με αντιγόνα ειδικά στα καρκινικά κύτταρα και προκαλούν ανοσοαπόκριση έναντι του καρκινικού κυττάρου στόχου. Αν και αποτελεσματικά για τον σκοπό που προορίζονται, η παραγωγή τους είναι δύσκολη και ακριβή. Πιο συγκεκριμένα, στην περίπτωση των μονοκλωνικών αντισωμάτων κατά του SARS-CoV-2, η κάθε δόση υπολογίζεται ότι κοστίζει γύρω στα 1000 ευρώ.

Βιβλιογραφία:

Ιστοσελίδες:

Άλλα:

  • Σχολικό βιβλίο βιολογίας β λυκείου

ΒΑΣΙΟΣ ΚΩΝ/ΝΟΣ
Περί ΒΑΣΙΟΣ ΚΩΝ/ΝΟΣ 16 Άρθρα
Μαθητής της δευτέρας λυκείου, αρθρογράφος και διαχειριστής του περιοδικού. Ασχολούμαι με τη φωτογραφία, το 3d printing, τα σχεδιαστικά προγράμματα, τον προγραμματισμό και οτιδήποτε έχει να κάνει με την επιστήμη και την τεχνολογία. Αγαπάω τη φύση και ιδιαίτερα τα πτηνά.

1 Σχόλιο

  1. Ιωάννα και Κωνσταντίνε, πολύ ωραία η εργασία σας. Πολύ καλά δομημένη δουλειά και, φυσικά, επίκαιρη, λόγω της πανδημίας. Ένα βήμα ακόμα προς τον βιολογικό εγγραμματισμό της κοινωνίας μας. Εύγε!

Υποβολή απάντησης