3.2. Moлекулы в иммунных реакциях

В иммунные процессы вовлечены многие молекулы. Во-первых, это специфические (антигенпредставляющие и антигенраспознающие) молекулы, которые участвуют в распознавании антигена и его связывании:  

Иммуноглобулины (immunoglobulins - Ig) и иммуноглобулиновые антигенраспознающие рецепторы В-клеток (immunoglobulin receptors on B cells - BCR)

Т-клеточные антигенраспознающие рецепторы (T cellular receptors - TCR)

Лейкоцитарные антигены гистосовместимости (leukocyte antigens of histocompatibility - HLA I and II), а также CD1 (a, b, c, d, e).

Другой вариант молекул, адгезивные молекулы (аdhesion molecules), необходим для обеспечения непосредственных межклеточных контактов:

Суперсемейство иммуноглобулинподобных молекул (immunoglobulin superfamily)

Интегрины (integrins)

Селектины (selectins)

Муцины (mucins)

Суперсемейство рецепторов к факторам некроза опухолей и роста нервов (TNF/NGF receptor superfamily)

Компоненты экстрацеллюлярного матрикса (extracellular matrix components)

Цитокины (сytokines) - это гормоны иммунной системы:

Интерлейкины (interleukins - IL)

Колониестимулирующие факторы (colony-stimulating factors - CSF)

Интерфероны (interferons - IFN)

Факторы некроза опухоли (tumour necrosis factors - TNF)

Хемокины (chemokines) и др.

Наконец, в иммунных процессах и воспалении участвуют различные медиаторы воспаления (mediators of inflammation).

3.2.1. Иммуноглобулины

Иммуноглобулины (immunoglobulins) или антитела (antibodies) являются эффекторными молекулами В-клеточного иммунного ответа. Молекула иммуноглобулина является гликопротеином; белковые цепи состоят из многих aминокислотных последовательностей (первичная структура); углеводный компонент составляет 2-12 %. Молекула IgG  состоит из двух идентичных лёгких(light - L) и двух идентичных тяжёлых (heavy - H) цепей (chains). Они поддерживаются дисульфидными (S-S) и водородными связями (H+...O-), формируя вторичную структуру молекулы иммуноглобулина. Лёгкие цепи бывают двух типов: (и а тяжёлые - пяти (,,, и ). Лёгкие и тяжёлые цепи содержат повторяющиеся гомологичные последовательности и образуют своеобразные клубки (домены), что соответствует третичной структуре молекулы. Бывают константные (constant) (CL, CH1, CH2 и CH3) и вариабельные (variable) домены (VL и VH). Вариабельные домены включают как консервативные, так и гипервариабельные последовательности (hypervariable sequences - HV1-HV2) или комплементарные области (complementary determing regions - CDR1-CDR4), между которыми располагаются каркасные участки (framework regions - FR1-FR4). Именно гипервариабельные области формируют антигенсвязывающие сайты или активные центры. Молекула иммуноглобулина может быть также разделена на Fc (a fragment crystalline) - фрагмент, ответственный за неспецифическую эффекторную активность, и 2 Fab (fragment antigen-binding) - фрагменты, которые содержат антигенсвязывающие сайты. Валентность - это число таких сайтов. Окончательно вся молекула иммуноглобулина представляет собой функционально активный комплекс (четвертичная структура). Химическая природа антител была изучена Нобелевскими лауреатами (1972) G.M.Edelman (США) и R.R.Porter (Великобритания).

Все иммуноглобулины имеют характерные свойства:

Аффинность (аffinity) - прочность связи антитела с антигеном на основе соответствия специфичности.

Авидность (аvidity) - прочность связи антитела с антигеном на основе поливалентности.

Изотипия (isotypy) - видовая гетерогенность антител. У человека имеется пять классов (изотипов): IgM, IgD, IgG, IgA и IgE.

Аллотипия (аllotypy) - индивидуальная гетерогенность антител на основе наследования различных аллельных вариантов.

Идиотипия (idiotypy) - клональная гетерогенность антител.

Обнаружены также каталитические антитела (catalytic antibodies), обладающие сравнительно эффективной пептидазной и нуклеазной активностью, посредством которой они могут инактивировать антигены. Каталитические иммуноглобулины и естественные антитела (natural antibodies), направленные против аутологичных антигенов, относятся к неспецифической резистентности.

СВОЙСТВА ИЗОТИПОВ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ

IgM является пентамером, секретируемым на ранних стадиях В-клеточного ответа. Как правило, он имеет низкую аффинность по отношению к антигену. Его присутствие указывает на свежую инфекцию или реактивацию персистирующих вирусов. IgM способен к активации комплемента (С1) и опсонизации бактерий при фагоцитозе. В норме в сыворотке крови взрослых он составляет 0,6-2,0 g/l. IgM в мономерной форме служит мембранным антигенраспознающим рецептором В-клеток (BCR).

IgD участвует в механизмах толерантности и является одним из компонентов BCR. Этот иммуноглобулин присутствует в сыворотке крови в малых концентрациях (около 0,04 g/l).

IgG представляет собой главный класс антител, который обеспечивает эффективный долговременный первичный и вторичный гуморальный ответ. Он способен к активации комплемента и опсонизации бактерий. Имеется четыре субкласса этого иммуноглобулина: IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4. Последний из них может выполнять функции, указанные выше, и, фиксируясь на тучных клетках, участвовать а аллергических реакциях. IgG составляет в сыворотке крови взрослых 8,0-16,0 g/l. У детей существуют некоторые особенности синтеза этого иммуноглобулина. При рождении у ребёнка присутствует только материнский IgG. Однако, между 3-м и 5-м месяцами жизни (период физиологической гипогаммаглобулинемии) материнские антитела катаболизируются, а синтез собственных только начинается. К 6 месяцам синтезируется около 1/3 необходимого IgG, затем его содержание постепенно повышается.

Имеется две формы IgA. Мономерная сывороточная форма IgA нейтрaлизует токсины и метаболиты, а димерная сeкреторная форма IgA (IgAs) представляет собой главный класс защитных антител в секретах: слюне, слезе, грудном молоке, содержимом дыхательного, желудочно-кишечного и урогенитального трактов. У взрослых в норме концентрация сывороточной формы составляет 0,7-3,0 g/l, а содержание секреторной - варьирует в разных секретах. IgAs материнского молока играет важную роль в защите детского организма в грудном возрасте.

IgE является цитофильным по отношению к тучным клеткам и базофилам и имеет решающее значение для атопических аллергических реакций, которые лежат в основе бронхиальной астмы, аллергического ринита, атопического дерматита и др. болезней. Содержание IgE является очень низким в норме (до 100 IU/ml; 1 IU = 2,42 ng) и повышается в 2-5 раз при атопии.

Гены, ответственные за синтез иммуноглобулинов, находятся на хромосомах 2 (для -цепей), 22 (для -цепей) и 14 (для H-цепей).