Какой класс иммуноглобулинов обладает способностью фиксировать комплемент
Иммуноглобулин G ( IgG ) — основной класс AT (до 75% всех Ilg), защищающий организм от бактерий, вирусов и токсинов. После первичного контакта с Аг синтез IgM обычно сменяется образованием IgG.
Максимальные титры IgG при первичном ответе наблюдают на 6-8-е сутки. Обнаружение высоких титров IgG к Аг конкретного возбудителя указывает на то, что организм находится на стадии реконвалесценцш или конкретное заболевание перенесено недавно. В особо больших количествах IgG синтезируется при вторичном ответе.
IgG представлены 4 подклассами: IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4; их относительное содержание (в %) составляет соответственно 66-70, 23, 7-8 и 2-4. IgG непосредственно участвуют в реакциях иммунного цитолиза, реакциях нейтрализации, а также усиливают фагоцитоз, действуя как опсонины и связывая рецепторы Fc-фрагмента в мембране фагоцитирующих клеток (в результате этого фагоциты эффективнее поглощают и лизируют микроорганизмы).
Только IgG способны проникать через плаценту, что обеспечивает формирование у плода пассивного иммунитета.
Рис. 10-10. Схема образования димеров IgA. Fc-фрагмент IgA взаимодействует со своим рецептором в мембране базальной части эпителиальной клетки. Образовавшийся комплекс проникает в клетку путём опосредованного рецепторами эндоцитоза. IgA отщепляется от рецептора, взаимодействует с секреторным компонентом и J-цепью и секретируется в виде димеров через апикальную часть эпителиальной клетки.
IgA. Иммуноглобулин А ( IgA ). Функции иммуноглобулина А ( IgA )
Иммуноглобулины А ( IgA ) циркулируют в сыворотке крови (составляет 15-20% от всех Ig), а также секретируются на поверхность зпителиев. Присутствуют в слюне, слёзной жидкости, молоке и на поверхности слизистых оболочек.
AT класса IgG усиливают защитные свойства слизистых оболочек пищеварительного тракта, дыхательных, половых и мочевыделительных путей. В сыворотке крови IgA циркулируют в виде двухвалентных мономеров; в секретируемых жидкостях преобладают четырёхвалентные димеры, содержащие одну J-цепь и дополнительную полипептидную молекулу (синтезируемый эпителиальными клетками секреторный компонент).
Эта молекула присоединяется к мономерам IgA в ходе их транспорта через эпителиальные клетки на поверхность слизистых оболочек. Секреторный компонент участвует не только в связывании молекул IgA, но обеспечивает их внутриклеточный транспорт и выделение на поверхность слизистых, а также защищает IgA от переваривания протеолитическими ферментами (рис. 10-10).
Молекулы IgA участвуют в реакциях нейтрализации и агглютинации возбудителей. Кроме того, после образования комплекса Аг-АТ они участвуют в активации комплемента по альтернативному пути.
Что такое иммуноглобулины и зачем они нужны
зложена на разные
Человеческий иммунитет – это сложная многоступенчатая система защиты организма от вредоносного воздействия извне (вирусов, бактерий, аллергенов, грибков). Не существует одного органа, который бы отвечал за иммунную защиту. Эта функция возложена на разные органы иммунной системы: начиная с лимфатических узлов до кишечника и заканчивая белковыми веществами – иммуноглобулинами.
Общая характеристика иммуноглобулинов
Иммуноглобулины (Ig), или антитела, представляют собой гликопротеины, имеющие в своем составе центры специфического нековалентного связывания антигена, основанного на принципе комплементарности. Существуют растворимые формы иммуноглобулинов, которые и называют антителами, и мембранные формы иммуноглобулинов, составляющие основу В-клеточных рецепторов на поверхности В-лимфоцитов. Иммуноглобулины содержатся в крови и в некоторых секреторных жидкостях и вырабатываются как ответ на контакт с антигенами, например, бактериями или вирусами. Иногда иммуноглобулины продуцируются после контакта с собственными тканями организма, называемыми аутоантигенами.
Дефицит или избыток антител может быть признаком различных патологий, поэтому определение их количества в крови является важной частью при диагностике многих заболеваний. Кроме того, современные достижения в биомедицине позволяют использовать синтетические антитела в лечении некоторых заболеваний.
Структура антител
Иммуноглобулины – это симметричные Y-образные молекулы, состоящие из двух тяжелых длинных (Н) и двух коротких легких (L). цепей, которые соединены друг с другом либо дисульфидными (SS), либо водородными связями. Каждая молекула иммуноглобулина содержит не менее двух идентичных Н-цепей. Тяжелые цепи иммуноглобулинов разных классов состоят из четырех или пяти доменов и обозначаются буквами греческого алфавита соответственно латинской аббревиатуре класса. Принадлежность антитела к конкретному классу и подклассу называют изотипом, который обозначается по типу тяжелой цепи.
Легкие цепи построены из двух доменов. В их составе обязательно находится два вида доменов – вариабельный (V – variable) и константный (С-coпstaпt). Иммуноглобулины, продуцируемые разными клонами плазматических клеток, имеют разные по аминокислотной последовательности вариабельные домены. Константные домены сходны или очень близки для каждого изотипа иммуноглобулина. Вариабельные домены являются N-концевыми. В составе легкой цепи N-концевой домен является вариабельным (VL), С-концевой домен – константным (CL). Тяжелые цепи имеют один вариабельный (N-концевой) домен (Vн) и несколько константных доменов. Легкие и тяжелые цепи иммуноглобулинов гликозилированы.
Иными словами, каждое антитело подходит к антигену по принципу ключа и замка, а при соединении образуют иммунные комплексы. Но также антитела способны проявлять гибкость чужеродных агентов, благодаря чему с легкостью адаптироваться к различным антигенам. Однако эта способность иммуноглобулинов иногда провоцирует у человека перекрестные аллергические реакции – когда иммунитет человека с аллергией не может различать аллергены. Например, человек с аллергией на цветочную пыльцу вследствие “ошибки” иммуноглобулинов может также реагировать на сырые фрукты и овощи.
Разновидности иммуноглобулинов
В человеческом организме иммуноглобулины представлены в двух формах:
Кроме того, существуют разные классы и подклассы (изотопы) иммуноглобулинов. Они различаются по своим биологическим особенностям, структуре и нацеленности на «мишени». На основе различий в структуре тяжелых цепей было выделено несколько классов антител. Каждый из них отличается функциями и ответными реакциями.
У плацентарных млекопитающих, и в том числе человека, было идентифицировано 5 основных классов антител: IgA, IgD, IgE, IgG и IgM. В человеческой крови содержатся только три из них – IgA, IgG и IgM. Но остальные, по мнению специалистов, являются не менее полезными для поддержания иммунной системы. Все они различаются между собой по типу тяжелой цепи. К примеру, для молекул IgG свойственны гамма-цепи, IgM имеют мю-цепи, IgA – альфа-цепи, IgE отличаются наличием цепей типа эпсилон, а IgD – обладатели дельта-цепей. Эти различия позволяют иммуноглобулинам участвовать в различных типах и на разных стадиях иммунных ответов.
Кроме основных классов иммуноглобулинов существует несколько подклассов. Разница между ними основана на незначительных отличиях в типе тяжелых цепей каждого класса. В человеческом организме встречаются 4 подкласса антител. Нумерация соответствует порядку уменьшения их концентрации в сыворотке. Так, антитела IgG и IgA дополнительно группируют на подклассы IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, а также IgA1 и IgA2.
Большинство антител (IgG, IgD, IgE) в организме представлены в форме мономера (одной молекулы). Исключение составляет антитела класса А, которые также встречается в форме димера, и IgМ, образующий форму снежинки (пентамер).
Характеристика разных классов иммуноглобулинов
Класс IgA
Около 15% антител, содержащихся в организме здорового человека, это иммуноглобулины класса IgA, которые разделяются на два подкласса IgA – IgA1 и IgA2. Они различаются молекулярной массой тяжелых цепей и концентрацией в сыворотке, где IgA представлен в основном как мономер, с молекулярной массой 160 кДа. В секреторных жидкостях иммуноглобулины присутствуют в виде димера, образованных двумя мономерами, их содержание составляет 10-15% от общего количества сывороточных иммуноглобулинов. Димерные иммуноглобулины присутствуют в большинстве секреторных жидкостей, включая слизистые оболочки дыхательных и мочеполовых путей, ЖКТ, а также слюну, слезы, молозиво и молоко у женщин. Поскольку IgA присутствует на слизистых оболочках пищеварительной системы, где он может подвергаться воздействию ферментов, в его составе есть специальный компонент, который защищает молекулу от преждевременного разрушения.
Иммуноглобулины класса A, как правило, не являются специфическими с точки зрения «подстраивания» под специфический антиген. Обычно антитела из этой группы присутствуют в уязвимых местах организма или на участках, где микробы могут легко проникнуть внутрь. Иммуноглобулины класса A обеспечивают местный гуморальный иммунитет. Это связано с их свойствами предотвращать проникновение патогенов через эпителиальные поверхности, благодаря присутствию IgA в секрете слизистых оболочек (слюна, слезы) он защищает организм от некоторых локальных инфекций.
Основная функция иммуноглобулинов этого класса состоит не в разрушении антигенов, а в предотвращении проникновения инфекционных агентов в систему кровообращения. Сами по себе IgA не способны самостоятельно разрушать бактерии, поэтому они всегда работают вместе с лизоцимами – ферментами, которые также присутствуют в секреторных жидкостях и могут разрушать бактерии.
Нарушения концентрации иммуноглобулинов класса IgA в организме способствуют его восприимчивости к инфекционным заболеваниям дыхательных путей и мочеполовой системы, в том числе нефропатии. Лица, с недостаточностью IgA, более склонны к аутоиммунным расстройствам, таким как ревматоидный артрит, волчанка, аллергия и астма.
К снижению содержания IgA могут привести разные заболевания, среди которых – гонорея. Бактерии, вызывающие гонорею, продуцируют фермент, который расщепляет IgA на две части: Fc и Fab фрагменты. Что интересно, Fab все еще может находить опасные для организма бактерии, но без взаимодействия с Fc он не способен противостоять им.
Класс IgD
Иммуноглобулины класса D в организме человека представлены в очень маленьком количестве и составляют примерно 0,2% от всех антител. Известно, что IgD прикрепляется к поверхности некоторых В-лимфоцитов как рецептор В-клеток. Тем не менее его функции в человеческом организме на сегодня до конца еще не изучены. Предполагается, что именно IgD является причиной аллергии на пенициллин, а также он может участвовать в запуске аутоиммунных реакций.
Класс IgE
Иммуноглобулин IgE в норме составляет не более 0.1% от общего количества сывороточных иммуноглобулинов. Более 90% синтезируемого плазматическими клетками IgE секретируется в слизистых экзосекретах желудочно-кишечного тракта. Биологическая функция заключается в защите от внеклеточных паразитов, хотя она полностью не выяснена, и резкое увеличение количества IgE является патогенетическим признаком при аллергических реакциях.
Иммуноглобулины этой группы связываются с поверхностью базофилов и тучных клеток. Дальше к ним присоединяется антиген, что в свою очередь ведет к выбросу в кровоток вазоактивных аминов и развитию IgE-зависимой аллергической реакции по следующему механизму.
Различные антигены, такие как пыльца, ядовитые вещества, споры грибов, пылевые клещи или перхоть домашних животных связываются с IgE и запускают высвобождение гепарина, гистамина, протеолитических ферментов, лейкотриенов и цитокинов. Это ведет к расширению сосудов и повышению их проницаемости, что способствует проникновению чужеродных агентов в капилляры, а затем и в ближайшие ткани, вследствие чего развиваются характерные для аллергической реакции симптомы. Однако, большинство типичных аллергических реакций в виде чихания, кашля, слезотечения и повышенного выделения слизи способствует выведению из организма оставшихся аллергенов.
Исследования показали, что такие расстройства, как астма, ринит, экзема, крапивница и дерматит вызывают повышение уровня IgE. Антитела Е-типа также активно продуцируются в ответ на присутствие в организме гельминтов, персистирующих инфекций (герпесвирусы, атипичные микроорганизмы) и некоторых членистоногих (например, вшей). Кроме того, IgE играет косвенную роль в иммунном ответе, стимулируя другие иммунные компоненты. Также он может защищать поверхности слизистых оболочек, вызывая, в случае опасности, воспалительные реакции.
Патологически низкий уровень антител класса IgE может возникать на фоне редкого генетического заболевания, сопровождающегося нарушением координации мышц (атаксия телеангиэктазия).
Класс IgG
Иммуноглобулины класса G являются доминирующими в человеческом организме. На их долю приходится 75% всех антител. Частично это связано с длительным периодом полураспада: от 7 до 23 дней (зависимо от подкласса). Кроме того, они могут сохраняться в крови в течение нескольких десятков лет после контакта с антигеном.
Существуют 4 подкласса IgG:
IgG играет ключевую роль в гуморальном иммунном ответе. Это основной иммуноглобулин, содержащийся в крови, а также в лимфатической, спинномозговой и брюшной жидкостях. Способность оставаться в организме в течение длительного времени делает его наиболее полезным антителом для пассивной иммунизации. Это единственное антитело, способное проникать через плаценту матери и попадать в кровообращение плода, обеспечивая послеродовую защиту новорожденного в течение первых месяцев его жизни.
Главные функции IgG:
Класс IgM
IgM – это самый важный представитель семейства человеческих иммуноглобулинов, хотя он и отличается весьма коротким периодом полураспада – около 5 дней.
Иммуноглобулины класса IgM в общей доле сывороточных антител в человеческом организме составляют примерно 10-13%. Они участвуют в первичных иммунных реакциях и обладает выраженной антибактериальной активностью, способностью связывать комплемент, не проникают через плацентарный барьер. Первыми синтезируются в ответ на антигенную стимуляцию организма. Наиболее ранние антитела относятся к иммуноглобулинам класса М, что нередко используется в диагностике инфекционных заболеваний. Они же первыми появляются в процессе онтогенеза и филогенеза.
Повышение уровня IgM можно расценивать как признак недавно перенесенной инфекции или присутствия в организме антигена. На мембране В-лимфоцитов присутствует мономерная форма IgM, выполняющая функцию основной составляющей В-клеточного рецептора.
Роль иммуноглобулинов в организме
Антитела являются частью гуморального иммунного ответа и действуют очень специфично, так как всегда направлены против определенного антигена.
Задача любого антитела в организме человека – участвовать в иммунных реакциях. Иммуноглобулины обладают способностью образовывать иммунные комплексы с молекулами антигена, активировать систему комплемента (комплекс белков, содержащихся в крови, необходимых для защиты организма от чужеродных агентов) и вызывать воспаления. Все эти действия направлены на нейтрализацию антигена и безопасное удаление его из организма.
Вследствие различных структурных свойств разные классы антител могут выполнять специализированные функции:
Антитела и иммунологическая память
Иммунный ответ делится на первичный и вторичный. Первичный ответ проявляется во время первого контакта с антигеном, после чего организм сначала вырабатывает иммуноглобулины класса IgM, которые затем замещаются более специфическими и стабильными антителами IgG.
Вторичный иммунный ответ возникает при повторном контакте с тем же антигеном. Он интенсивнее первичного, концентрация антител достигает более высоких уровней, чем в первый раз.
Такой эффект обусловлен иммунологической памятью, которая опосредована В-имфоцитами. Это долгоживущие клетки которые вступают в контакт с антигеном, начинают очень интенсивно делиться и продуцировать специфические антитела.
Как определяется количество антител
Антитела составляют от 12% до 18% сывороточных белков. Количества отдельных белковых фракций, в лабораторных условиях определяется на основании протеинограмм.
Тест на антитела методом иммуноферментного анализа (ИФА), как правило, проводится с венозной кровью (позволяет определить количество иммуноглобулинов класса IgM, IgG, IgE, IgA). Кроме того, определить количество антитела класса IgA можно путем биохимического исследования слюны или кала человека – методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). В отдельных ситуациях тест может быть проведен с использованием другого материала, например спинномозговой жидкости.
Если в крови пациента диагностировано критическое повышение некоторых иммуноглобулинов, говорят о гипергаммаглобулинемии. Как правило, у таких пациентов чрезмерно повышаются антитела класса IgM, при этом остальные остаются в дефиците.
На фоне патологического повышения некоторых антител могут развиваться разные заболевания, в том числе:
Патологически низкое количество антител в сыворотке может возникать на фоне:
Иммуноглобулины и вакцинация
Антитела играют ключевую роль в развитии иммунитета после вакцинации. В результате контакта с антигеном, содержащимся в вакцине, иммунная система вырабатывает антитела. Сначала менее стойкий и специфический IgM, а затем более стойкий IgG. Например, во время вакцинации против вируса гепатита В, вакцину вводят трижды с определенным интервалом между прививками. Это позволяет создать стойкий иммунитет к болезни. Эффективность такой вакцинации определяется изменением в организме количества антител IgG.
Антитела в медицине
Благодаря развитию биохимии, молекулярной биологии и медицины, в наше время стало возможным синтезировать иммуноглобулины в лабораторных условиях (как правило, антитела класса IgG). Такие антитела называются моноклональными, так как они происходят из клона одной клетки и работают против определенного антигена.
Сегодня моноклональные иммуноглобулины используют для лечения разных заболеваний. Впервые эта методика была применена в 1981 году для лечения лимфомы. А уже в 1984 году изобретатели моноклональных антигенов – немецкий биолог Георг Келер и британский иммунолог Сезар Мильштейн – получили Нобелевскую премию.
В современной медицине моноклональные антитела применяют для:
Иммунный ответ на каждый отдельный антиген включает продукцию множества молекул антител, синтезируемых разными плазматическими клетками, и имеющих разное строение активного центра и изотип. Вследствие различий в строении активных центров образующиеся антитела имеют различную специфичность и аффинность.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Классы иммуноглобулинов
Антитела класса IgG играют основополагающую роль в гуморальном иммунитете при инфекционных заболеваниях, вызывая гибель возбудителя с участием комплемента и опсонизируя фагоцитарные клетки. Они проникают через плаценту и формируют антиинфекционный иммунитет у новорожденных. Они способны нейтрализвать бактериальные экзотоксины, связывать комплемент, участвовать в реакции преципитации.
Иммуноглобулины М, IgM— это наиболее «ранние» из всех классов ИГ, включающие 2 субкласса: IgMl (65%) и IgM2 (35%). Их концентрация в сыворотке крови колеблется от 0,5 до 1,9 г/л или 6% от общего содержания ИГ. За сутки синтезируется 3-17 мг/кг, а период их полураспада составляет 4-8 суток. Они не проникают через плаценту. IgM появляется у плода и участвует в антиинфекционной защите. Они способны агглютинировать бактерий, нейтрализовать вирусы, активировать комплемент. IgM играют важную роль в элиминации возбудителя из кровеносного русла, в активации фагоцитоза.
Иммуноглобулины A, IgA— это секреторные ИГ, включающие 2 субкласса: IgAl (90%) и IgA2 (10%). Содержание IgA в сыворотке крови колеблется от 1,4 до 4,2 г/л или 13%) от общего количества ИГ; ежедневно синтезируется от 3 до 50 мкг/кг. Период полураспада антител составляет 4-5 суток. IgA содержится в молоке, молозиве, слюне, в слезном, бронхиальном и желудочно-кишечном секрете, желчи, моче. В состав IgA входит секреторный компонент, состоящий из нескольких полипептидов, который повышает устойчивость IgA к действию ферментов. Это основной вид ИГ, участвующих в местном иммунитете. Они препятствуют прикреплению бактерий к слизистой, нейтрализуют энтероток-син, активируют фагоцитоз и комплемент. IgA не определяется у новорожденных. В слюне он появляется у детей в возрасте 2 месяца., причем первым обнаруживается секреторный компонент SC, и только позднее полная молекула SIgA. Возраст 3 мес. многими авторами определяется как критический период; этот период особенно важен для диагностики врожденной или транзиторной недостаточности местного иммунитета.
Эозинофильный хемотаксический фактор, выделяемый тучными клетками, способствует аккумуляции эозинофилов и деструкции гельминтов. Предполагается также, что IgE, покрывая паразита, аккумулирует макрофаги благодаря Fc-рецепторам этих клеток.
Иммуноглобулины D, IgD— это мономеры; их содержание в крови составляет 0,03-0,04 г/л или 1%) от общего количества ИГ; в сутки их синтезируется от 1до 5 мг/кг, а период полураспада колеблется в пределах 2-8 дней. IgD участвуют в развитии местного иммунитета, обладают антивирусной активностью, в редких случаях активируют комплемент.
Плазматические клетки, секретирующие IgD, локализуются преимущественно в миндалинах и аденоидной ткани. IgD выявляются на В-клетках и отсутствуют на моноцитах, нейтрофилах и Т-лимфоцитах. Полагают, что IgD участвуют в дифференцировке В-клеток, способствуют развитию антиидиотипического ответа, участвуют в аутоиммунных процессах.
Основная масса IgM и IgD находится в плазме, a IgG и IgA распределяются примерно в одинаковых соотношениях между плазмой и межсосудистой тканью. IgG проходит через плаценту к плоду, и к моменту родов их концентрацш достигает максимума, но однако быстро снижается и в этой связи ребенок в 3-4-месячном возрасте наименее устойчив к инфекционным заболеваниям.
Иммунный ответ
Иммунный ответ возможен в результате активации клонов лимфоцитов и состоит из двух фаз. В первой фазе АГ активирует те лимфоциты, которые его распознают. Во второй (эффекторной) фазе эти лимфоциты координируют иммунный ответ, направленный на устранение АГ.
Какой класс иммуноглобулинов обладает способностью фиксировать комплемент
Каждый организм представляет собой уникальную биологическую систему, наделенную гомеостазом постоянством внутренней среды. Это постоянство контролируется иммунной системой организма, а конкретно иммунокомпетентными клетками.
В ответ на проникновение во внутреннюю среду организма генетически чужеродных веществ (антигенов) иммунная система отвечает развитием иммунологических реакций выработкой антител, специфических против данного антигена и ни какого другого. Иммунологические реакции направлены на удаление антигенов из организма и характеризуются высокой специфичностью. Поэтому для характеристики антигенов введено понятие «специфичность» и определяется оно наличием антигенной детерминанты, с которой связывается активный центр антитела.
Антигенную структуру микроорганизмов можно изучать в серологических реакциях с помощью антител. И это имеет, прежде всего, диагностическое значение. Серологическими реакции называют потому, что источником антител для реакции является сыворотка крови (от лат. Serum сыворотка). В настоящее время у иммунологов появились возможности выделять из сыворотки высокоочищенные иммуноглобулины, а также предложены способы получения высокоспецифических (моноспецифических) антител.
В основе всех серологических реакций лежит иммунологическое взаимодействие между антигенами и антителами, в результате чего образуется комплекс антиген антитело. Антигены генетически чужеродные вещества, которые при введении в организм животного (и человека) вызывают специфическую перестройку лимфоретикулярной ткани, сопровождающуюся продукцией (выработкой) антител. Различают антигены корпускулярные, или клеточные (бактерии, эритроциты), и растворимые (молекулярно дисперсные). Антигены поливалентны имеют несколько детерминантных рецепторов для связи с антителами и способны вступать в реакцию с ними как в организме животного (in vivo), так и вне организма в пробирке (in vitro).
Антитела высокомолекулярные белки глобулиновой фракции сыворотки крови (иммуноглобулины). По проявлению феномена взаимодействия между антигеном и антителами in vitro различают: осадочные (прямые) реакции, лизирующие и нейтрализирующие. Антитела, участвующие в осадочных реакциях, получили название, по своему взаимодействию с антигеном: агглютинины вызывают склеивание корпускулярного антигена агглютиногена и осаждение комплекса антиген антитело (агглютината); преципитины образуют преципитат с растворимым антигеном преципитиногеном.
В реакциях лизиса участвуют антитела бактериолизины и гемолизины, обуславливающие распад корпускулярного антигена. Нейтрализирующие антитела обезвреживают токсичное действие антигена (токсина).
Осадочные серологические реакции протекают в две фазы: первая фаза специфическая, невидимая простым глазом, при ней происходит образование комплекса антиген антитело, во второй фазе неспецифической (физикохимической) проявляется конечный эффект видимый результат, осаждение агглютината.
В ветеринарной и медицинской практике серологические реакции как методы диагностики инфекционных болезней применяются:
Серологические реакции применяют также для оценки естественно и искусственно приобретенного организмом животного иммунитета.
1.2. СТРОЕНИЕ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ
Антитела (иммуноглобулины) продукты гуморального имунного ответа, это глобулины, специфически реагирующие с антигеном, вызвавшим их образование. Это сложные белковые образования, мономеры или полимеры.
По физикохимическим и антигенным свойствам иммуноглобулины делятся на классы: G, M, A, E, D.
Молекула иммуноглобулина G построена из 2 тяжелых (Нцепей) и 2 легких полипептидных цепей (Lцепей).
Каждая полипептидная цепь состоит из вариабельной (V), стабильной (константной, С) и так называемой шарнирной частей.
Тяжелые цепи иммуноглобулинов разных классов построены из разных полипептидов (гамма, мю, альфа, дельта, эпсилонпептидов) и потому являются разными антигенами.
Рис. 1 Легкие цепи представлены 2 типами полипептидов каппа и лямбдапептидами.
Вариабельные участки значительно короче константных участков. Каждая пара легких и тяжелых полипептидных цепей в их Счастях, а также тяжелые цепи между собой связаны дисульфидными мостиками.
Ни тяжелые, ни легкие цепи свойствами антител (взаимодействие с гаптенами) не обладают. При гидролизе папаином молекула иммуноглобулина G распадается на 3 фрагмента 2 Fabфрагмента и Fсфрагмент.
Последний представляет собой остатки тяжелых цепей, их константные части. Он не обладает свойством антитела (не взаимодействует с антигеном), но обладает сродством к комплементу, способен фиксировать и активировать его. В связи с этим фрагмент и обозначается как Fсфрагмент (фрагмент комплемента). Этот же Fсфрагмент обеспечивает прохождение иммуноглобулинов G через гематоэнцефалический или плацентарный барьеры.
Два других фрагмента иммуноглобулина G представляют собой остатки тяжелой и легкой цепи с их вариабельными частями. Они идентичны друг другу и обладают свойством антител (взаимодействуют с антигеном), в связи с этим эти фрагменты и обозначаются как Fab,(фрагментантитело).
Поскольку ни тяжелые, ни легкие цепи не обладают свойством антитела, но оно выявляется у Fаbфрагментов, очевидно, что за взаимодействие с антигеном ответственны именно вариабельные части тяжелых и легких цепей. Они формируют уникальную по строению и пространственной организации структуру активный центр антитела. Каждый активный центр любого иммуноглобулина соответствует детерминантной группе соответствующего антигена как «ключ замку.
Молекула иммуноглобулина G имеет 2 активных центра. Поскольку строение активных центров иммуноглобулинов одного класса, но разной специфичности неодинаково, то эти молекулы (антитела одного класса, но разной специфичности) являются разными антителами. Эти различия обозначаются как идиотипические различия иммуноглобулинов, или идиотипы.
Молекулы иммуноглобулинов других классов построены по тому же принципу, что и IgG, т. е. из мономеров, имеющих 2 тяжелых и 2 легких цепи, но иммуноглобулины класса М являются пентамерами (построены из 5 таких мономеров), а иммуноглобулины класса А димерами или тетрамерами.
Количество мономеров, входящих в состав молекулы того или иного класса иммуноглобулина, определяет ее молекулярную массу. Самые тяжелые это IgM, самые легкие IgG, вследствие чего они и проходят через плаценту.
Очевидно также то, что иммуноглобулины разных классов имеют разное число активных центров: у IgG их 2, а у IgM 10. В связи с этим они способны связать разное число молекул антигена, и скорость этого связывания будет различной.
Скорость связывания иммуноглобулинов с антигеном это их авидность.
Прочность этой связи обозначают как аффинитет.
IgM высокоавидны, но низкоафинны, IgG наоборот, низкоавидны, но высокоафинны.
Если в молекуле антитела функционирует лишь один активный центр, она может связаться лишь с одной антигенной детерминантой без последующего образования сетевой структуры комплексов антиген антитело. Такие антитела называются неполными. Они не дают видимых на глаз реакций, но тормозят реакцию антигена с полными антителами.
Неполные антитела играют важную роль в развитии резусконфликта, аутоиммунных заболеваний (коллагенозы) и др. и выявляются с помощью реакции Кумбса (антиглобулиновый тест).
Рис. 2. Классы иммуноглобулинов
Выделяют следующие классы иммуноглобулинов: JgM, JgJ, JgA, JgD, JgE. JgM этот вид антител появляется самым первым при контакте с антигеном (микробом), повышение их титра в крови свидетельствует об остром воспалительном процессе, JgM играют важную защитную роль при проникновении бактерий в кровь на ранних стадиях инфекции.
JgJ антитела этого класса появляются через какоето время после того, как произошел контакт с антигеном. Они участвуют в борьбе с микробами образуют комплексы с антигенами на поверхности бактериальной клетки. В дальнейшем к ним присоединяются другие белки плазмы (так называемый комплемент), и бактериальная клетка лизируется (ее оболочка разрывается). Кроме того, JgJ участвуют в возникновении некоторых аллергических реакций. Они составляют 80 % всех иммуноглобулинов человека, являются главным защитным фактором у ребенка первых недель жизни, так как обладают способностью проходить через плацентарный барьер в сыворотку крови плода. При естественном вскармливании антитела из молока матери через слизистую оболочку кишечника новорожденного проникают в его кровь.v
JgA вырабатываются лимфоцитами слизистых оболочек в ответ на местное воздействие чужеродного агента, таким образом они защищают слизистые оболочки от микроорганизмов и аллергенов. JgA тормозят прилипание микроорганизмов к поверхности клеток и тем самым препятствуют проникновению микробов во внутреннюю среду организма. Именно это предупреждает развитие хронического местного воспаления.
JgD менее всего изучен. Исследователи предполагают, что он участвует в аутоиммунных процессах организма.
JgE антитела этого класса взаимодействуют с рецепторами, которые располагаются на тучных клетках и базофилах. В результате происходит освобождение гистамина и других медиаторов аллергии, вследствие чего развивается аллергическая реакция. При повторном контакте с аллергеном взаимодействие JgE происходит на поверхности клеток крови, что приводит к развитию анафилактической аллергической реакции. Помимо реакций аллергии, JgE принимают участие в обеспечении противоглистного иммунитета.
1.3. ЗАЩИТНАЯ РОЛЬ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ РАЗНЫХ КЛАССОВ
Иммуноглобулины класса Е (реагины) реализуют развитие аллергических реакций немедленного типа (гиперчувствительность немедленного типа ГНТ). К FаЬфрагментам фиксированных в тканях реагинов (Fсфрагмент связан с рецепторами тканевых базофилов) присоединяются поступающие в организм аллергены (антигены), что приводит к освобождению биологически активных веществ, запускающих развитие аллергических реакций. При аллергических реакциях тканевые базофилы повреждаются комплексом антиген антитело и выделяют гранулы, содержащие гистамин и другие биологически активные вещества.
Иммуноглобулины класса А могут быть:
Последние отличаются наличием секреторного компонента (бетаглобулина), присоединяющегося к молекуле иммуноглобулина при его прохождении через эпителиальные клетки слизистой.
Секреторные иммуноглобулины играют существенную роль в местном иммунитете, препятствуя адгезии микроорганизмов на слизистых оболочках, стимулируют фагоцитоз и активируют комплемент, могут проникать в слюну, молозиво.
Иммуноглобулины класса М первыми синтезируют в ответ на антигенное раздражение. Они способны связывать большое количество антигенов и играют важную роль в формировании антибактериального и антитоксического иммунитета. Большую часть сывороточных антител составляют иммуноглобулины класса G, на долю которых приходится до 80% всех иммуноглобулинов. Они образуются на высоте первичного и вторичного иммунного ответа и определяют напряженность иммунитета против бактерий и вирусов. Кроме того, они способны проникать через плацентарный и гематоэнцефалический барьер. Иммуноглобулины класса D, в отличие от иммуноглобулинов других классов, содержат Nацетилгалактозоамин и неспособны фиксировать комплемент. Уровень IgD повышается при миеломной болезни и хронических воспалительных процессах.
В основе всех реакций иммунитета лежит специфическое взаимодействие антитела (Ат) с антигеном (Аг). Эти реакции называют серологическими, так как для их постановки используют сыворотки (serum), содержащие Ат. В серологических реакциях один компонент (ингредиент) должен быть всегда известен. Серологические реакции применяются в следующих случаях:
В зависимости от состояния Аг и особенностей среды, в которой взаимодействуют Аг и Ат, различают реакции агглютинации, преципитации, лизиса, связывания комплемента, иммунофлюоресценции, иммуноферментного анализа, радиоиммунного анализа и другие.
© ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»
