Гаптен
Хаптенс (получен из греческого хаптейна , что означает «закрепить») [ 1 ] являются небольшими молекулами , которые вызывают иммунный ответ только при прикреплении к большому носителю, такому как белок ; Носитель может быть тем, который также не вызывает иммунного ответа само по себе. Механизмы отсутствия иммунного ответа могут варьироваться и включать сложные иммунологические взаимодействия, но могут включать отсутствие или недостаточные костимуляторные сигналы от антиген-презентативных клеток .
Гаптены использовались для изучения аллергического контактного дерматита (ACD) и механизмов воспалительного заболевания кишечника (IBD), чтобы вызвать аутоиммунные реакции. [ 2 ]
Концепция гаптентов появилась из работы австрийского иммунолога Карла Ландштейнера , [ 3 ] [ 4 ] которые также пионеровали использование синтетических гаптентов для изучения иммунохимических явлений. [ 5 ]
Иммунная реакция на аддукт с носителем гаптен
[ редактировать ]Хаптенс, применяемые на коже, когда конъюгайте с носителем, может вызывать гиперчувствительность контакта, которая представляет собой реакцию гиперчувствительности с задержкой типа IV, опосредованную Т -клетками и дендритными клетками . Он состоит из двух этапов: сенсибилизация и выявление. Фаза сенсибилизации, в которой гаптен применяется на кожу впервые характеризуется активацией врожденных иммунных ответов, включая миграцию дендритных клеток в лимфатические узлы, примирование антиген-специфических наивных Т-клеток и генерации антиген-специфических Эффекторные или память Т-клетки и В-клетки и антитело, секретирующие плазматические клетки . Вторая фаза выявления, в которой гаптен применяется на другую область кожи, начинается с активации эффекторных Т-клеток с последующим повреждением тканей Т-клеток и иммунными ответами, опосредованными антителами. Первоначально гаптены активируют врожденные иммунные ответы сложными механизмами, включающими воспалительные цитокины , связанные с повреждением молекулярные паттерны (DAMP) или воспаление . [ 6 ]
После того, как организм генерирует антитела с гаптеном к аддукту , гаптен с малой молекулой также может быть в состоянии связываться с антителом, но обычно не будет инициировать иммунный ответ; Обычно это может сделать только аддукт гаптен-носителя. Иногда малая молекуля Hapten может даже блокировать иммунный ответ на аддукт с доставкой гаптена, предотвращая связывание аддукта с антителом, процессом, называемым ингибированием гаптена .
Хорошо известным примером гаптена является урусиол , который является токсином, найденным в ядовитым плющам . При поглощении через кожу из растения ядовитого плюща, урусиол подвергается окислению в клетках кожи, чтобы генерировать фактическую гаптена, реактивную молекулу типа кинона , которая затем реагирует с белками кожи с образованием гаптенных аддуктов. После второго воздействия пролиферированные Т-клетки становятся активированными, генерируя иммунную реакцию, которая вызывает типичные волдыри индуцированного урусиолом контактного дерматита . [ 7 ]
Другим примером гаптенового опосредованного контактного дерматита является аллергия на никели , которая вызвана ионами никелевых металлов, проникающих в кожу и связывание с белками кожи.
Примеры гаптентов
[ редактировать ]Многие гаптены состоит из различных видов лекарств, пестицидов, гормонов, пищевых токсинов и т. Д. Наиболее важным фактором является молекулярная масса, которая составляет <1000 Да . [ 8 ]
Первыми исследованиями были анилин и его карбоксильные производные ( O- , M- и P-аминобензойная кислота ). [ 9 ]
Некоторые гаптены могут вызвать аутоиммунное заболевание. Примером является гидралазин , препарат, снижающий кровяное давление, которое иногда может вырабатывать вызванную лекарственным средствами волчанки у некоторых людей. Это также, по -видимому, является механизмом, с помощью которого галотан анестезиозный газ может вызвать угрожающий жизни гепатит , а также механизм, с помощью которого препараты с пенициллином вызывают аутоиммунную гемолитическую анемию . [ 10 ]
Другие гаптены, которые обычно используются в применении молекулярной биологии, включают флуоресцеин , биотин , дигоксигенин и динитрофенол .
Antibodies have successfully been raised against endogenous & unreactive small molecules such as some neurotransmitters (eg serotonin (5HT), glutamate , dopamine , GABA , tryptamine , glycine , noradrenaline ), amino acids (eg tryptophan , 5-hydroxytryptophan , 5-methoxytryptophan ), Используя глутаральдегид для сшивки этих молекул с белками -носителями, подходящими для иммунного распознавания. Примечательно, что обнаружение таких мелких молекул в тканях требует, чтобы ткани были фиксированы глутаральдегидом, поскольку ковалентная связка глутаральдегида на интересующей молекуле часто образует часть распознаваемого антитела . [ 11 ] [ 12 ]
Хаптен -конъюгация
[ редактировать ]Благодаря их природе и свойствам, аддукты с доставкой в гаптену были необходимы в иммунологии . Они использовались для оценки свойств специфических эпитопов и антител. Они важны для очистки и производства моноклональных антител . Они также жизненно важны в разработке чувствительных количественных и качественных иммуноанализа . [ 13 ] Однако для достижения наилучших и наиболее желательных результатов необходимо привлечь много факторов в дизайн конъюгатов из гаптена. К ним относятся метод конъюгации гаптена, тип используемого носителя и плотность гаптена. Изменения в этих факторах могут привести к различным сильным сторонам иммунного ответа на вновь образованную антигенную детерминанту. [ 14 ]
Носители
[ редактировать ]В целом, белки -носители должны быть иммуногенными и содержать достаточно аминокислотных остатков в реактивных боковых цепях, чтобы конъюгировать с гаптентами. Для возникновения белка, гаптен, гаптен должен быть дефицитом электронов ( электрофильный ), либо сам по себе, либо он может быть преобразован в белковый реактивный вид, например, путем окисления воздуха или кожного метаболизма. [ 15 ] Гаптенты прикрепляются к молекуле носителя ковалентной связью. В зависимости от используемых гаптентов, другие факторы при рассмотрении белков -носителей могут включать их токсичность in vivo, коммерческую доступность и стоимость. [ 13 ]
Наиболее распространенными носителями являются сывороточный глобулин , альбумины , овальбумин и многие другие. Человеческий сывороточный альбумин (HSA) часто является модельным белком выбора для протеинсвязывающих анализов. Это хорошо охарактеризованный белок, и роль альбумина в крови и тканях in vivo часто связывается с ксенобиотиками через его субстрат-связывающие карманы и удаляет химическое вещество из циркуляции или ткани, действуя в качестве механизма детоксикации.
Хотя белки в основном используются для конъюгации гаптена, синтетические полипептиды, такие как поли-глютаминовая кислота , полисахариды и липосомы . могут также использоваться [ 13 ]
Механизмы связывания белка
[ редактировать ]Наиболее распространенными механизмами реакции, образующими ковалентные связи и предсказывают, что участвуют в сенсибилизации, являются нуклеофильная замещение в насыщенном центре, нуклеофильная замещение на ненасыщенном центре и нуклеофильное добавление. Также возможны другие реакции, такие как электрофильная замещение (соли диазония), радикальные реакции и ионные реакции. [ 15 ]
Методы конъюгации гаптена
[ редактировать ]При выборе подходящего метода для конъюгации Хаптена, необходимо определить функциональные группы на гаптене и его носителе. В зависимости от присутствующих групп, может быть использована одна из двух основных стратегий:
- Спонтанная химическая реакция: используется, когда гаптен является химической реактивной молекулой, такой как ангидриды и изоцианаты . Этот метод конъюгации является спонтанным, и не требуется сшивающих средств. [ 13 ]
- Посетители посредничества сшивают: этот метод в основном применяется к нереактивным гаптентам. Агенты с по крайней мере двумя химически реактивными группами, такими как карбодимид или глутаральдегид, должны помочь спрятать гаптены со своими носителями. Степень поперечной связи зависит от соотношения гаптена/носителя к связующему агенту, концентрации гаптена/носителя и температуры, рН окружающей среды. [ 13 ]
- Карбодимид : группа соединений с общей формулой rn = c = nr ′, где r и r 'являются либо алифатическими (т.е., диэтилкарбодиимид), либо ароматическим (т.е. дифенилкарбодиимид). Конъюгация с использованием карбодимида требует наличия α или ɛ-амино и карбоксильной группы . Аминогрузка обычно происходит из лизильного остатка белка -носителя, в то время как карбоксильная группа поступает из гаптена. Точный механизм для этой реакции до сих пор неизвестен. Однако предложены два пути. Первые постулаты, которые промежуточное соединение, которое может реагировать с амином образуется . Второй заявил, что произошла перестройка ацильной мочевины , основной боковой продукт реакции при высокой температуре. [ 16 ]
- Глутаральдегид : этот метод работает по реакции между глутаральдегидом с аминными группами для формирования баз Шиффа или продуктов двойной связи типа Майкла. Выход конъюгатов может контролироваться путем изменения pH реакции. Более высокий pH приводит к большему количеству промежуточных соединений базы Schiff и впоследствии приведет к увеличению количества и размера конъюгатов Гаптен. В целом, перекрестная связь с участием глутаральдегида очень стабилен. Тем не менее, иммунизированные животные, как правило, распознавать . сшивающие мосты глутаральдегида в качестве эпитопов [ 17 ]
- Высокопроизводительный капиллярный электрофорез: высокопроизводительный капиллярный электрофорез (HPCE) является альтернативным методом в оптимизации конъюгации гаптен-белков. HPCE преимущественно используется в разделении углеводов с очень высокой разделительной способностью. Существуют многочисленные преимущества использования HPCE в качестве метода для исследования определенных конъюгатов, таких как требующие лишь минуты размеров выборки (NL). Кроме того, используемый образец не должен быть чистым, и не требуется типа радиоактивной карлации. Большой пользой для этого метода конъюгации Хаптена является то, что существует автоматический анализ образца, и тестирование взаимодействий образца может быть определено в свободном решении. Этот метод конъюгации гаптен-белков является исключительно эффективным с конъюгатами с низкой плотностью эпитопа, где в остальном он очень сложный для использования других методов для определения их электрической или ионной подвижности. [ 18 ] [ 19 ]
Клиническое использование
[ редактировать ]Гаптенское торможение
[ редактировать ]Ингибирование гаптена или «полу-хаптен»-это ингибирование реакции гиперчувствительности типа III . В ингибировании молекулы свободного гаптена связываются с антителами к этой молекуле, не вызывая иммунный ответ, оставляя меньше антител, оставшихся, чтобы связываться с иммуногенным аддуктом гаптена. Примером ингибитора гаптена является Dextran 1 , который представляет собой небольшую фракцию (1 килодальтон ) всего комплекса декстрана, который достаточно для связывания антидексранских антител, но недостаточно для образования иммунных комплексов и результирующих иммунных ответов. [ 20 ]
Исследовать
[ редактировать ]Гаптены широко используются в иммунологии и связанных с ней областях. Чувствительные химические вещества могут вызывать различные формы аллергии, аллергического контактного дерматита или сенсибилизации дыхательных путей. Интересно, что дискретные типы химических веществ индуцируют дивергентные иммунные ответы: контактные аллергены провоцируют реакцию гиперчувствительности I типа I , в то время как респираторные аллергены стимулируют селективные ответы типа II , которые могут быть очень подходящими для моделирования того, как иммунный ответ поляризован в направлении различных типов антигенов. [ 21 ]
В алгологии, in vitro / в тестах на кремнез для сенсибилизации кожи, идентификации опасности и оценки потенции на различных лекарственных средствах и косметических компонентах очень предпочтительнее в раннем развитии продукта. Способность препарата действовать в качестве гаптена является явным признаком потенциальной иммуногенности. [ 22 ]
Специфичные для гаптена антитела используются в широкой области различных иммуноанализа, иммунобиосенсорных технологий и иммуноаффинной хроматографии; Эти антитела могут быть использованы для выявления небольших загрязнений окружающей среды, наркотиков, злоупотребления, витаминов, гормонов, метаболитов, пищевых токсинов и загрязняющих веществ окружающей среды. [ 23 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Гаптен | Биохимия | Британская» . www.britannica.com . Получено 2023-01-23 .
- ^ Эркес, Дэн; Selvan, Senthamil (2014). «Индуцированная гаптеном контактная гиперчувствительность, аутоиммунные реакции и регрессия опухоли: правдоподобие опосредованного противоопухолевого иммунитета» . Журнал иммунологических исследований . 2014 . Хиндави: 1–28. doi : 10.1155/2014/175265 . PMC 4052058 . PMID 24949488 .
- ^ Landsteiner, Карл (1945). Специфичность серологических реакций . Кембридж: Гарвардский университет. Нажимать.
- ^ Landsteiner, Karl (1990). Специфичность серологических реакций, 2 -е издание, пересмотрено . Публикации курьера. ISBN 978-0-486-66203-9 .
- ^ Шредер, Кевин (март 2000 г.). «Синтетические гаптены как зонды ответа антител и иммунорирования». Методы 20 (3): 372–379. doi : 10.1006/Meth.1999.0929 . PMID 10694458 .
- ^ Сакамото, Эри; Ямаджи, Фумия ;; PMC 9855847. PMID 36671815 .
- ^ Pubchem. "Урусиол" . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 2023-01-23 .
- ^ Аль Карагхули, Мухаммед М.; Palliyil, Soumya; Бродбент, Джиллиан; Каллен, Дэвид С.; Чарлтон, Кит А.; Портер, Эндрю Дж. (2015-10-24). «Определение взаимодополняемости между антителами и гаптентами, чтобы усовершенствовать наше понимание и помочь прогнозированию успешного взаимодействия связывания» . BMC Biotechnology . 15 (1): 99. DOI : 10.1186/S12896-015-0217-X . ISSN 1472-6750 . PMC 4619568 . PMID 26498921 .
- ^ На основе К. Ландштейнер, 1962, специфичность серологических реакций , Dover Press
- ^ Pichler, Werner J. (2003-08-01). «Аутоиммунитет вызванного наркотиками» . Современное мнение об аллергии и клинической иммунологии . 3 (4): 249–253. doi : 10.1097/00130832-200308000-00003 . ISSN 1528-4050 . PMID 12865767 . S2CID 46521947 .
- ^ Tagliaferro, P; Тандлер, CJ; Рамос, AJ; Pecci Saavedra, J; Бруско А. (1997). «Иммунофлуоресцентная и глутаральдегидная фиксация. Новая процедура, основанная на методе накопления Шиффа». Журнал методов нейробиологии . 77 (2). Elsevier BV: 191–197. doi : 10.1016/s0165-0270 (97) 00126-x . ISSN 0165-0270 . PMID 9489897 . S2CID 19400487 .
- ^ Хуисман, Хан; Винвин, Пол; Setter, Peter W. (2010-02-06). «Исследования иммунного ответа и приготовления антител против большой панели конъюгированных нейротрансмиттеров и биогенных аминов: специфический ответ поликлональных антител и толерантность» . Журнал нейрохимии . 112 (3): 829–841. doi : 10.1111/j.1471-4159.2009.06492.x . PMID 19912471 . S2CID 205621520 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый и Лемус, Ранулфо; Кароль, Мерил Х. (2008). «Спряжение гаптентов». Методы аллергии и протоколы . Методы в молекулярной медицине. Тол. 138. С. 167–182. doi : 10.1007/978-1-59745-366-0_14 . ISBN 9780896038967 Полем PMID 18612607 .
- ^ Сингх, KV; Каур, Джасдип; Варшни, Гриш С.; Радж, Манодж; Suri, C. Raman (2004-01-01). «Синтез и характеристика конъюгатов гаптен -белка для выработки антител против малых молекул» . Биоконъюгатная химия . 15 (1): 168–173. doi : 10.1021/bc034158v . ISSN 1043-1802 . PMID 14733597 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Divkovic, Maja; Пиз, Камилла К.; Герберик, Г. Франк; CASTERTER, Дэвид А. (май 2005 г.). «Связывание гаптен-белков: от теории к практическому применению в прогнозировании сенсибилизации кожи in vitro» . Контактный дерматит . 53 (4): 189–200. doi : 10.1111/j.0105-1873.2005.00683.x . ISSN 0105-1873 . PMID 16191014 . S2CID 9713648 .
- ^ Баумингер, Сара; Wilchek, Meir (1980). «[7] Использование карбодимидов в приготовлении иммунизационных конъюгатов». Иммунохимические методы, часть а . Методы в фермере. Тол. 70. С. 151–159. doi : 10.1016/s0076-6879 (80) 70046-0 . ISBN 9780121819705 Полем PMID 6999295 .
- ^ Картер, Джон (1 января 1996 г.). «Конъюгация пептидов с белками -носителями через глутаральдегид» . Руководство по протоколам белка . Справочники протоколов Springer. С. 679–687. doi : 10.1007/978-1-60327-259-9_117 . ISBN 978-0-89603-338-2 .
- ^ Семена, ч.; Sørensen, h .; Sørensen, JC; Sørensen, S. (1995-11-24). «Оптимизация конъюгации белка хоптена с помощью высокопроизводительного капиллярного электрофореза». Журнал хроматографии а . 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 и исследовательская лаборатория армии США. (2009). Аффинно-зонда капиллярного электрофореза Оценка связывания аптамеров с бактериями Jejuni jejuni (ARL-TR (Aberdeen Proving Glound, Md.); 5015). Адельфи, MD: Исследовательская лаборатория армии.
- ^ Ryten, Информация о наркотиках из шведского официального каталога лекарств в последний раз обновляется: 2005-02-17
- ^ Хопкинс, Жозефина Э.; Naisbitt, Dean J.; Kitteringham, Neil R.; Дорогая, Ребекка Дж.; Кимбер, Ян; Парк, Б. Кевин (2005-02-01). «Селективное гаптенрование клеточного или внеклеточного белка с помощью химических аллергенов: связь с поляризацией цитокинов» . Химические исследования в области токсикологии . 18 (2): 375–381. doi : 10.1021/tx049688+ . ISSN 0893-228X . PMID 15720145 .
- ^ Divkovic, Maja; BACTERTER, David A.; Гилмор, Никола; Панико, Мария; Делл, Энн; Моррис, Говард Р.; Пиз, Камилла К. Смит (2003-01-01). «Связывание белка -хэптена: проблемы и ограничения для анализов сенсибилизации кожи in vitro» . Журнал токсикологии: кожная и глазная токсикология . 22 (1–2): 87–99. doi : 10.1081/cus-120020382 . ISSN 0731-3829 . S2CID 72917520 .
- ^ Шиди, Клаудия; Роджер Маккензи, C.; Холл, Дж. Кристофер (2007-07-01). «Выделение и сродство созревания гаптен-специфических антител» . Биотехнологические достижения . 25 (4): 333–352. doi : 10.1016/j.biotechadv.2007.02.003 . ISSN 0734-9750 . PMID 17383141 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Хаптенс в Национальной библиотеке медицинской библиотеки Медицинской библиотеки (сетка)