Prírodou inšpirované algoritmy

Antigény

Imunitná odpoveď vzniká objavením sa cudzorodej látky v organizme. Takúto látku označujeme ako antigén. Najčastejšie si pod antigénom vo všeobecnosti predstavujeme mikroorganizmy, ktoré predstavujú najväčšie ohrozenie integrity jedinca. Avšak cudzorodou látkou je aj jedlo. Človek každý deň skonzumuje veľké množstvá proteínov, cukrov a lipidov, ktoré organizmus, až na výnimky alergií, nepovažuje za nebezpečné. Podobne sa v našom organizme môžu nachádzať cudzie telesá z kovu (napr. pri opravách zlomenín alebo výmenách kĺbov) a imunitný systém na ne nereaguje. Antigén teda na to, aby vyvolal imunitnú odpoveď sa musí vyznačovať viacerými vlastnosťami a spĺňať niekoľko podmienok (Buc, 2001), pričom imunitná reakcia závisí aj od genetickej výbavy jedinca, do ktorého sa antigén dostáva:

• Cudzorodosť - Počas vývoja imunitných buniek v kostnej dreni alebo v týmuse sa lymfocyty učia rozpoznávať vlastné štruktúry od nevlastných. Vlastné antigény tolerujú, na cudzie si ponechávajú potenciálnu schopnosť reagovať. Cudzorodé antigény sa líšia medzi sebou aj vo svojej schopnosti indukovať imunitnú reakciu. Vo všeobecnosti čím je väčší rozdiel v genetickej výbave medzi jedincom ktorý na antigén odpovedá a jedincom z ktorého antigén pochádza, tým je aj reakcia rýchlejšia a silnejšia. Napr. transplantovanú obličku od jednovaječného dvojčaťa prijme organizmus veľmi ľahko. Oblička od nepríbuzného darcu, ak sa nepoužijú imunosupresívne liečivá, je odvrhnutá asi za dva týždne. Ak sa však človeku transplantuje oblička šimpanza, je odvrhnutá už za 2 hodiny a to aj napriek použitým imunosupresívam.
• Degradovateľnosť - Imunitné bunky rozpoznávajú buď určitý fragment pochádzajúci z molekuly antigénu alebo rozpustný antigén. Ak molekula nemôže byť rozložená alebo rozpustená, nemôže predstavovať antigén. To je aj dôvod, prečo organizmus prijíma napr. umelé kĺby úplne bez problémov. Takisto opačne, látka ktorá sa v organizme rozkladá veľmi rýchlo, nemôže poskytnúť dostatok stabilných fragmentov na indukciu imunitnej odpovede.
• Biochemická štruktúra - Proteíny sú výborné antigény pre svoju veľkosť a komplexnosť. Mnohé z principiálnych antigénov patria k proteínom, napr. baktériové toxíny, bičíky, obaly parazitov, atď. Na rozdiel od proteínov, sacharidy, lipidy a nukleové kyseliny predstavujú slabé antigény. Môžu však vytvárať spoločné väzby a takto sa z nich môžu stať dobré antigény.
• Molekulová hmotnosť - Vo všeobecnosti sú veľké molekuly lepšie antigény ako menšie. Dokonca pod istou hranicou molekulovej hmotnosti imunitný systém na molekuly vôbec nereaguje. Veľkosť molekuly sama o sebe nie je postačujúca, dôležité je aby molekula bola aj dostatočne heterogénna a komplexná.
• Dávka a cesta vniknutia antigénu do organizmu - Antigén indukuje imunitnú reakciu len ak sa podá v určitej optimálnej dávke. Nedostatočná dávka nevyvolá imunitnú odpoveď pretože nedokáže stimulovať dostatok lymfocytov. Cesta vniknutia antigénu do organizmu rozhoduje o tom, ktorý lymfatický orgán a ktoré populácie buniek sa aktivujú a na základe toho aký typ imunitnej odpovede sa vyvinie. Antigén podaný intravenózne sa dostáva do sleziny a vyvolá systémovú odpoveď. Antigén podaný podkožne sa dostane do regionálnych lymfatických uzlín a vyvolá skôr lokálnu odpoveď.