• Иммуноглобулины

• Одной из форм реагирования иммунной системы в ответ на внедрение в организм антигена является биосинтез антител — белков, специфически реагирующих с антигенами. Антитела, также как и фагоцитоз, — это одна из наиболее филогенетически древних форм иммунной защиты. Антительный ответ обнаруживается уже у некоторых видов рыб

• Антитела относятся к γ-глобулиновой фракции белков сыворотки крови. На долю γ-глобулинов приходится 15-25 % белкового содержания сыворотки крови, что составляет примерно 10-20 г/л. Поэтому антитела получили название иммуноглобулинов, и их обозначают символом Ig.

• Антитела – это γ-глобулины, вырабатываемые в ответ на введение антигена, способные специфически связываться с антигеном и участвовать во многих иммунологических реакциях.

• Антитела синтезируются В-лимфоцитами и их потомками – плазматическими клетками.

• Иммуноглобулины существуют

• в циркулирующей форме,

• в виде рецепторных молекул на иммунокомпетентных клетках

• миеломных белков.

• Циркулирующие антитела подразделяются на сывороточные и секреторные.

• К антителам могут быть также отнесены белки Бенс-Джонса, которые являются фрагментами молекулы Ig (его легкая цепь) и синтезируются в избытке при миеломной болезни.

• Иммуноглобулины являются гликопротеидами.

• Мономеры иммуноглобулинов состоят из двух тяжелых (Н-цепи) и двух легких (L-цепи) полипептидных цепей, связанных дисульфидной связью.

• Между тяжелыми цепями также есть дисульфидная связь. Это так называемый «шарнирный» участок. Такой тип межпептидного соединения придает структуре молекулы динамичность — он позволяет легко менять конформацию в зависимости от окружающих условий и состояния.

• Легкие цепи бывают 2 типов: κ и λ (каппа и лямбда).

• Тяжелых цепей известно 5 типов: α, γ, μ, ε и δ (альфа, гамма, мю, эпсилон и де­льта), — которые имеют также и внутреннее подразделение. Среди многообразия цепей α-типа выделяют αl- и α2- подтипы, а μ-цепей— μ1- и μ2-. Для γ-цепи известны 4 подти­па: γl-, γ2-, γ3- и γ4-.

• Папаин расщепляет молекулу иммуноглобулина на два одинаковых антигенсвязывающих фрагмента— Fab (Fragment antigen binding) и Fc (Fragment cristallizable).

• Антигенсвязывающий участок (активный центр антител) Fab-фрагмента иммуноглобулина, образован гипервариабельными участками Н- и L-цепей; он связывает эпитопы антигена. В активном центре имеются специфичные комплементарные участки к определенным антигенным эпитопам. Ft-фрагмент связывает комплемент (при образовании комплекса антиген-антитело), взаимодействует с мембранами клеток и участвует в переносе IgG через плаценту.

• Компактные структуры антител, скрепленные дисульфидной связью называются доменами. Так, в IgG различают: вариабельные V-домены легких (VL) и тяжелых (VH) цепей, расположенные в N-концевой части Fab-фрагмента; С-домены константных участков легких цепей (CL); С-домены константных участков тяжелых цепей (CHI, CH2, СНЗ). В СН2-домене находится комплементсвязывающий участок.

• В зависимости от особенностей молекулярного строения тяжелой цепи (т. е. наличия изотопических, или групповых антигенных детерминант) различают 5 классов, или изотипов Ig.

• Молекулы, содержащие тяжелую цепь α-типа, относят к изотипу А (сокращенно IgA);

• IgD обладает δ -цепью,

• IgE— ε-цепью,

• IgG— γ-цепью

• IgM — μ-цепью.

• Соответственно особенностям строения подтипов тяжелых цепей различают и подклассы Ig.

• IgG обеспечивает нейтрализацию, опсонизацию и маркирование антигена, осуществляет запуск комплементопосредованного цитолиза и антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности.

• IgM не проходит через плаценту. Обнаружение специфических антител изотипа М в сыворотке крови новорожденного указывает на бывшую внутриутробную инфекцию или дефект плаценты.

• IgM обеспечивает нейтрализацию, опсонизацию и маркирование антигена, осуществляет запуск комплемент-опосредованного цитолиза и антителозависимой клеточноопосредованной цитотоксичности.

• Различают подтипы А1 и А2 IgA. Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами (В_α) и плазматическими клетками. Хорошо определяется в сыворотке крови на пике первичного и при вторичном иммунном ответе.

• Обладает высокой аффинностью. Может быть неполным антителом. Не связывает комплемент. Не проходит через плацентарный барьер.

• IgA обеспечивает нейтрализацию, опсонизацию и маркирование антигена, осуществляет запуск антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности.

• Секреторная форма IgA — основной фактор специфического гуморального местного иммунитета слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы и респираторного тракта.

• Благодаря S-цепи он устойчив к действию протеаз. sIgA не активирует комплемент, но эффективно связывается с антигенами и нейтрализует их. Он препятствует адгезии микробов на эпителиальных клетках и генерализации инфекции в пределах слизистых.

• IgD не связывает комплемент. Не проходит через плацентарный барьер. Является рецептором предшественников В-лимфоцитов.

• IgЕ синтезируется зрелыми В-лимфоцитами (В_ε) и плазматическими клетками преимущественно в лимфоидной ткани бронхолегочного дерева и ЖКТ.

• Не связывает комплемент.

• Не проходит через плацентарный барьер.

• Обладает выраженной цитофильностью — тропностью к тучным клеткам и базофилам. Участвует в развитии гиперчувствительности немедленного типа — реакция I типа

• Рецепторные иммуноглобулины.

• Рецепторные, или мембраные Ig, локализуются на цитоплазматической мембране В-лимфоцитов. Выполняют функции антигенспецифических рецепторов.

• Рецепторные Ig имеют те же изотип и специфичность, что и синтезируемые в межклеточную среду антитела.

• Структурное отличие от секретируемых антител заключается в особом, дополнительном М-пептиде, благодаря которому молекула рецепторного Ig фиксируется в цитоплазматической мембране иммунокомпетентной клетки.

• Антигенность антител

Иммуноглобулин, как и всякий белок, обладает антигеностью и выраженной иммуногенностью.

В молекуле Ig различают 4 типа атигенных детерминант:

видовые,

изотипические,

идиотипические,

аллотипические.

• Видовые антигенные детерминанты характерны для Ig всех особей данного вида (например, кролика, собаки, человека). Они определяются строением легкой и тяжелой цепи. По этим детерминантам можно идентифицировать видовую принадлежность антител.

• Изотипические антигенные детерминанты являются групповыми. Они локализуются в тяжелой цепи и служат для дифференцировки семейства Ig на 5 изотипов (классов) и множество подклассов

• Аллотипические антигенные детерминанты являются индивидуальными, т. е. присущими конкретному организму. Они располагаются в легкой и тяжелой полипептидных цепях. На основании строения аллотипических детерминант можно различать особи внутри одного вида.

• Идиотипические антигеннные детерминанты отражают особенности строения антигенсвязывающего центра самой молекулы Ig. Они образованы V-доменами легкой и тяжелой цепи молекулы Ig. Обнаружение идиотипических антигенных детерминант послужило основанием для создания теории «идиотип-антиидиотипической» регуляции биосинтеза антител.

• Механизм взаимодействия антитела с антигеном

• В процессе взаимодействия с антигеном принимает участие не вся молекула Ig, а лишь ее ограниченный участок — антигенсвязывающий центр, или паратоп, который локализован в Fab-фрагменте молекулы Ig. Co своей стороны, антитело взаимодействует не со всей молекулой антигена сразу, а лишь с ее антигенной детерминантой.

• Антитела отличает специфичность взаимодействия, т. е. способность связываться со строго определенной антигенной детерминантой. Наиболее доступные для взаимодействия эпитопы располагаются на поверхности молекулы антигена.

• Связь антигена с антителом осуществляется за счет слабых взаимодействий (ван-дер-ваальсовы силы, водородные связи, электростатические взаимодействия) в пределах антигенсвязывающего центра. Такая связь отличается неустойчивостью — образовавшийся иммунный комплекс (ИК) может легко диссоциировать на составляющие его компоненты. Поэтому взаимодействие антигена и антитела может быть представлено в виде уравнения:

[AГ] + [AT] [ИК].

• Продолжительность существования иммунного комплекса определяется целым рядом факторов. При этом важное значение имеют особенности антитела, антигена и условия, в которых происходит их взаимодействие.

• К особенностям антитела следует отнести его аффинность и авидность.

• Аффинность — сила специфического взаимодействия антитела с антигеном (или энергия их связи). Эта характеристика зависит от степени стерического, или пространственного, соответствия (комплементарности) структуры антигенсвязывающего центра и антигенной детерминанты.

• Чем выше их комплементарность, т. е. чем больше они подходят друг другу, тем больше образуется межмолекулярных связей и тем выше будет устойчивость и продолжительность жизни образовавшегося иммунного комплекса.

• Структурные несоответствия антигенсвязывающего центра и антигенной детерминанты существенно снижают число образующихся связей и прочность взаимодействия антитела с антигеном.

• Иммунный комплекс, образованный низкоаффинными антителами, чрезвычайно неустойчив, имеет малую продолжительность существования и быстро распадается на исходные компоненты.

• Под термином «авидность» понимают прочность связывания антитела и антигена. Эта характеристика определяется аффинностью Ig и числом антигенсвязывающих центров. При равной степени аффинности наибольшей авидностью обладают антитела класса М, так как они имеют 10 антигенсвязывающих центров.

• Особенности антигена также влияют на эффективность его взаимодействия с антителом. Так, важное значение имеют стерическая (пространственная) доступность антигенной детерминанты для антигенсвязывающего центра молекулы Ig и число эпитопов в составе молекулы антигена.

• Эффективность взаимодействия антитела с антигеном существенно зависит от условий, в которых происходит реакция, и прежде всего от рН среды, осмотической плотности, солевого состава и температуры среды. Оптимальными для реакции антиген—антитело являются физиологические условия внутренней среды макроорганизма: близкая к нейтральной реакция среды, присутствие фосфат-, карбонат-, хлорид- и ацетат-ионов, осмолярность физиологического раствора (концентрация раствора 0,15 М), а также температура (36—37 °С).