Hapten: riwayat, fungsi, karakteristik, respons imun

Hapten: riwayat, fungsi, karakteristik, respons imun

Sebuah hapten adalah non-antigenik, rendah molekuler berat badan non-protein molekul yang mampu memunculkan respon imun hanya ketika mengikat protein atau karbohidrat “pembawa molekul atau operator”. Perlu dicatat bahwa banyak penulis menggambarkannya sebagai “antigen yang sangat kecil”.

Molekul antigenik atau antigen didefinisikan dalam beberapa teks sebagai zat apa pun yang mampu mengikat dengan spesifisitas tinggi ke antibodi yang diproduksi oleh sel B atau reseptor pada membran sel T, yang merupakan limfosit yang bertanggung jawab atas imunitas humoral dan seluler. , masing-masing.

Kompleks antigen-antibodi (Sumber: Alejandro Porto [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)

Antigen dapat berupa molekul dari jenis apa pun, seperti protein, metabolit, gula, lipid dan turunannya, hormon, obat-obatan, asam nukleat, dll.

Namun, hanya makromolekul besar yang memiliki sifat antigenik yang mampu memunculkan respons limfosit yang diperlukan untuk produksi antibodi.

Setiap zat asing bagi suatu organisme dapat dianggap sebagai antigen, namun istilah ‘imunogen’ sering digunakan untuk merujuk pada antigen yang benar-benar memicu respons oleh limfosit B yang memproduksi antibodi.

Oleh karena itu, hapten adalah antigen non-imunogenik, yang memerlukan asosiasinya dengan makromolekul untuk memicu respons imun yang merupakan karakteristik imunogen.

Indeks artikel

Fitur

Karena sistem kekebalan adalah “senjata” pertahanan utama terhadap infeksi berbagai jenis patogen dan terhadap benda atau zat asing apa pun, di antara banyak hal lainnya, tubuh manusia menginvestasikan banyak usaha dan energi dalam operasinya. .

Namun, sepanjang hidupnya seseorang secara teratur terpapar pada apa yang dapat dianggap sebagai antigen ganda, di mana sistem kekebalan memiliki kemampuan untuk “memutuskan” jenis molekul apa yang harus ditanggapi dan jenis molekul apa yang diabaikan.

Salah satu mekanisme yang digunakan sistem kekebalan untuk memutuskan apakah akan merespons antigen tertentu atau tidak adalah ukurannya. Jadi, seperti yang dibahas di atas, hanya molekul “besar” seperti protein, fosfolipid, karbohidrat kompleks, dan asam nukleat yang berfungsi sebagai imunogen sejati.

Hapten, karena merupakan molekul yang sangat kecil, kecuali jika terkonjugasi dengan beberapa jenis makromolekul, tidak memiliki fungsi imunogenik. Namun, para sarjana di cabang kedokteran yang dikenal sebagai imunologi menganggap hapten sebagai “alat” imunologis.

Alasan pernyataan sebelumnya berkaitan dengan fakta bahwa beberapa peneliti berdedikasi untuk tugas mengkonjugasikan hapten tertentu ke molekul lain yang lebih besar, yang berfungsi dalam “transportasi” mereka dan menjadikannya imunogenik, untuk mencapai bahwa individu menghasilkan spesifik antibodi terhadap hapten tertentu.

Molekul yang dihasilkan dari penyatuan antara hapten dan molekul pembawa dikenal sebagai ‘sistem’ atau ‘kompleks hapten-carrier’ dan individu yang terpapar sistem ini (benar-benar imunogenik) menghasilkan antibodi dengan kemampuan untuk secara khusus mengikat molekul-molekul ini di dalam tubuh mereka. Bebas dari.

Utilitas praktis

Jadi, salah satu fungsi utama sistem pembawa hapten adalah untuk merangsang produksi antibodi, yang sering digunakan dalam pengembangan berbagai tes analitik, itulah sebabnya mereka berguna dari sudut pandang penelitian dan diagnosis. .

Hewan percobaan yang terpapar hapten yang digabungkan dengan protein, misalnya, akan menghasilkan antibodi terhadap hapten, terhadap epitop atau determinan antigenik dari molekul pembawa, dan terhadap situs yang terbentuk di persimpangan antara hapten dan pengangkutnya.

Sifat sistem hapten-carrier atau transporter ini berguna untuk mempelajari efek imunologi dari variasi kecil dalam struktur antigen pada spesifisitas respon imun.

Karakteristik

Hapten dicirikan terutama oleh ukurannya dan oleh fakta bahwa mereka umumnya merupakan molekul organik non-protein. Berikut adalah daftar singkat dari karakteristik utama dari molekul-molekul ini:

– Senyawa kimia dengan berat molekul rendah (kurang dari 5 kDa). Mereka bahkan bisa menjadi kelompok fungsional yang sangat kecil.

Kompleks pembawa hapten. Hapten dalam gambar ini adalah grup dinitrofenil (Sumber: MantOs [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)] melalui Wikimedia Commons)

– Mereka adalah molekul dengan spesifisitas antigenik, tetapi tanpa kekuatan imunogenik atau, yang sama, mereka tidak memicu produksi antibodi, tetapi mereka dapat secara khusus dikenali oleh mereka dalam organisme yang diimunisasi dengan kompleks pembawa hapten.

– Hanya melekat pada molekul “pembawa” atau “pengangkut” (dari Bahasa Inggris Carrier ) mereka memperoleh imunogenisitas sebagai antigen, karena mereka dikenali oleh sistem kekebalan.

– Mereka univalen dari sudut pandang antigenik, yaitu, jumlah determinan antigenik fungsional yang dimiliki hapten, yang mampu mengikat antibodi, hanya satu (tidak seperti antigen alami, yang polivalen).

Respon imun terkait dengan haptens dan sedikit riwayat

Sebagian besar pengetahuan saat ini mengenai proses penyajian antigen oleh limfosit B, serta peran sel-sel ini dalam pengembangan respons imun humoral, berasal dari berbagai penelitian di mana respons antibodi pada organisme yang diimunisasi ingin diamati. kompleks hapten-transporter.

Karl Landsteiner, antara tahun 1920 dan 1930, mendedikasikan penelitiannya untuk menciptakan sistem yang ditentukan secara kimiawi untuk mempelajari pengikatan antibodi individu, menggunakan, untuk ini, hewan yang diimunisasi dengan konjugat pembawa hapten dan membandingkan serum mereka dengan serum hewan lain. dengan hapten serupa digabungkan ke molekul yang berbeda.

Eksperimen komparatifnya bertujuan untuk menentukan apakah ada reaksi silang (bahwa antibodi yang sama mengenali lebih dari satu antigen) antara antibodi yang dihasilkan sebagai respons terhadap kompleks hapten-carrier yang berbeda, yang dengannya ia dapat menganalisis modifikasi mana yang mencegah atau mengizinkannya. reaksi.

Karya Landsteiner berhasil memunculkan kekhususan sistem kekebalan untuk variasi struktural kecil dalam determinan imunogenik antigen, serta keragaman besar epitop yang dapat dikenali oleh sistem ini.

Karakteristik respons yang diinduksi oleh kompleks hapten-carrier

Dari studi oleh Landsteiner dan peneliti lain di area tersebut, beberapa karakteristik khusus dari respon imun yang diinduksi oleh imunisasi dengan kompleks protein pembawa hapten dapat dikenali.

– Respon imun memerlukan partisipasi limfosit B spesifik untuk setiap hapten dan limfosit T helper spesifik untuk porsi protein transporter.

– Munculnya respon hanya mungkin jika hapten secara fisik terikat pada protein pembawanya.

– Interaksi antibodi-antigen dibatasi oleh molekul sistem kompleks histokompatibilitas utama kelas II.

Belakangan dalam sejarah imunologi diketahui bahwa karakteristik ini juga merupakan karakteristik respons antibodi terhadap antigen protein apa pun.

Referensi

  1. Abbas, AK, Lichtman, AH, & Pillai, S. (2014). E-book imunologi seluler dan molekuler. Ilmu Kesehatan Elsevier.
  2. Aktor, JK (2019). Imunologi Pengantar, 2: Konsep Dasar untuk Kegunaan Interdisipliner. Pers Akademik.
  3. Kennedy, M. (2011). Imunologi untuk boneka — tinjauan tanpa rasa sakit tentang konsep dasar (Prosiding).
  4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
  5. Owen, JA, Punt, J., & Stranford, SA (2013). Imunologi Kuby (hal. 692). New York: WH Freeman.