3. Иммуноглобулины основных классов, структурные и функциональные особенности, динамика биосинтеза, значение при инфекционных заболеваниях.

Природа иммуноглобулинов. В ответ на введение антигена иммунная систе¬ма вырабатывает антитела — белки, способные специфически со¬единяться с антигеном, вызвавшим их образование, и таким образом участвовать в иммунологических реакциях. Относятся ан¬титела к γ-глобулинам, т. е. наименее подвижной в электричес¬ком поле фракции белков сыворотки крови. В организме γ-глобулины вырабатываются особыми клетками — плазмоцитами. γ-глобулины, несущие функции антител, получили название иммуноглобули¬нов и обозначаются символом Ig. Следовательно, антитела — это иммуноглобулины, вырабатываемые в ответ на введение анти¬гена и способные специфически взаимодействовать с этим же антигеном.

Функции. Первичная функция состоит во взаимодсйствии их активных центров с комплементарными им де¬терминантами антигенов. Вторичная функция состоит в их способности:

• связывать антиген с целью его нейтрализации и элиминации из организма, т. е. принимать участие в формировании защи¬ты от антигена;

• участвовать в распознавании «чужого» антигена;

• обеспечивать кооперацию иммунокомпетентных клеток (мак¬рофагов, Т- и В-лимфоцитов);

• участвовать в различных формах иммунного ответа (фагоци¬тоз, киллерная функция, ГНТ, ГЗТ, иммунологическая то¬лерантность, иммунологическая память).

Структура антител. Белки иммуноглобулинов по химическому составу относятся к гликопротеидам, так как состоят из проте¬ина и Сахаров; построены из 18 аминокислот. Имеют видовые отличия, связанные главным образом с набором аминокислот. Их молекулы имеют цилиндрическую форму, они видны в электронном микроскопе. До 80 % иммуноглобулинов имеют константу седиментации 7S; устойчивы к слабым кисло¬там, щелочам, нагреванию до 60 °С. Выделить иммуноглобули¬ны из сыворотки крови можно физическими и химическими ме¬тодами (электрофорез, изоэлектрическое осаждение спиртом и кислотами, высаливание, аффинная хроматография и др.). Эти методы используют в производстве при приготовлении иммуно-биологических препаратов.

Иммуноглобулины по структуре, антигенным и иммунобио¬логическим свойствам разделяются на пять классов: IgM, IgG, IgA, IgE, IgD. Иммуноглобулины М, G, А имеют под¬классы. Например, IgG имеет четыре подкласса (IgG,, IgG2, IgG3, IgG4). Все классы и подклассы различаются по аминокис-лотной последовательности.

Молекулы иммуноглобулинов всех пяти классов состоят из полипептидных цепей: двух одинаковых тяжелых цепей Н и двух одинаковых легких цепей — L, соединенных между собой дисульфидными мостиками. Соответственно каждому классу иммуноглобулинов, т.е. М, G, A, E, D, разли¬чают пять типов тяжелых цепей: μ (мю), γ (гамма), α (альфа), ε (эпсилон) и Δ (дельта), различающихся по антигенности. Легкие цепи всех пяти классов являются общими и бывают двух типов: κ (каппа) и λ (ламбда); L-цепи иммуноглобулинов различных классов могут вступать в соединение (рекомбинироваться) как с гомологичны¬ми, так и с гетерологичными Н-цепями. Однако в одной и той же молекуле могут быть только идентичные L-цепи (κ или λ). Как в Н-, так и в L-цепях имеется вариабельная — V область, в которой последовательность амино¬кислот непостоянна, и константная — С область с постоянным набором аминокислот. В легких и тяжелых цепях различают NH2- и СООН-концевые группы.

При обработке γ -глобулина меркаптоэтанолом разрушаются дисульфидные связи и молекула иммуноглобулина распадается на отдельные цепи полипептидов. При воздействии протеолитическим ферментом папаином иммуноглобулин расщепляется на три фрагмента: два не кристаллизующихся, содержащих детерминантные группы к антигену и названных Fab-фрагментами I и II и один кристаллизующий Fc-фрагмент. FabI- и FabII-фрагменты сходны по свойствам и аминокислотному составу и отличаются от Fc-фрагмента; Fab-и Fc-фрагменты являются компактными образованиями, соеди¬ненными между собой гибкими участками Н-цепи, благодаря чему молекулы иммуноглобулина имеют гибкую структуру.

Как Н-цепи, так и L-цепи имеют отдельные, линейно свя¬занные компактные участки, названные доменами; в Н-цепи их по 4, а в L-цепи — по 2.

Активные центры, или детерминанты, которые формиру¬ются в V-областях, занимают примерно 2 % поверхности мо¬лекулы иммуноглобулина. В каждой молекуле имеются две де¬терминанты, относящиеся к гипервариабельным участкам Н-и L-цепей, т. е. каждая молекула иммуноглобулина может свя¬зать две молекулы антигена. Поэтому антитела являются двух¬валентными.

Типовой структурой молекулы иммуноглобулина является IgG. Остальные классы иммуноглобулинов отличаются от IgG дополнительными элементами организации их молеку¬лы.

В ответ на введение любого антигена могут вырабатываться антитела всех пяти классов. Обычно вначале вырабатывается IgM, затем IgG, остальные — несколько позже.

Классы иммуноглобулинов, их характеристика.

Иммуноглобулины по структуре, антигенным и иммунобио¬логическим свойствам разделяются на пять классов: IgM, IgG, IgA, IgE, IgD.

Иммуноглобулин класса G. Изотип G состав¬ляет основную массу Ig сыворотки крови. На его долю приходится 70—80 % всех сывороточ¬ных Ig, при этом 50 % содержится в тканевой жидкости. Среднее содержание IgG в сыворот¬ке крови здорового взрослого человека 12 г/л. Период полураспада IgG — 21 день.

IgG — мономер, имеет 2 антигенсвязывающих центра (может одновременно свя¬зать 2 молекулы антигена, следовательно, его валентность равна 2), молекулярную массу около 160 кДа и константу седиментации 7S. Различают подтипы Gl, G2, G3 и G4. Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами и плазматическими клетками. Хорошо опре¬деляется в сыворотке крови на пике первич¬ного и при вторичном иммунном ответе.

Обладает высокой аффинностью. IgGl и IgG3 связывают комплемент, причем G3 ак¬тивнее, чем Gl. IgG4, подобно IgE, обладает цитофильностью (тропностью, или сродс¬твом, к тучным клеткам и базофилам) и участ¬вует в развитии аллергической реакции I типа. В иммунодиагностических реакциях IgG может проявлять себя как не¬полное антитело.

Легко проходит через плацентарный барь¬ер и обеспечивает гуморальный иммунитет новорожденного в первые 3—4 месяца жизни. Способен также выделяться в секрет слизис¬тых, в том числе в молоко путем диффузии.

IgG обеспечивает нейтрализацию, опсонизацию и маркирование антигена, осуществля¬ет запуск комплемент-опосредованного цито¬лиза и антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности.

Иммуноглобулин класса М. Наиболее круп¬ная молекула из всех Ig. Это пентамер, кото¬рый имеет 10 антигенсвязывающих центров, т. е. его валентность равна 10. Молекулярная масса его около 900 кДа, константа седи¬ментации 19S. Различают подтипы Ml и М2. Тяжелые цепи молекулы IgM в отличие от других изотипов построены из 5 доменов. Период полураспада IgM — 5 дней.

На его долю приходится около 5—10 % всех сывороточных Ig. Среднее содержание IgM в сыворотке крови здорового взрослого человека составляет около 1 г/л. Этот уровень у человека достигается уже к 2—4-летнему возрасту.

IgM филогенетически — наиболее древний иммуноглобулин. Синтезируется предшест¬венниками и зрелыми В-лимфоцитами. Образуется в начале первичного иммунного ответа, также первым начинает синтезиро¬ваться в организме новорожденного — опре¬деляется уже на 20-й неделе внутриутробного развития.

Обладает высокой авидностью, наиболее эффективный активатор комплемента по клас¬сическому пути. Участвует в формировании сывороточного и секреторного гуморального иммунитета. Являясь полимерной молекулой, содержащей J-цепь, может образовывать сек¬реторную форму и выделяться в секрет сли¬зистых, в том числе в молоко. Большая часть нормальных антител и изоагглютининов относится к IgM.

Не проходит через плаценту. Обнаружение специфических антител изотипа М в сыво¬ротке крови новорожденного указывает на бывшую внутриутробную инфекцию или де¬фект плаценты.

IgM обеспечивает нейтрализацию, опсонизацию и маркирование антигена, осуществля¬ет запуск комплемент-опосредованного цито¬лиза и антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности.

Иммуноглобулин класса А. Существует в сы¬вороточной и секреторной формах. Около 60 % всех IgA содержится в секретах слизистых.

Сывороточный IgA: На его долю прихо¬дится около 10—15% всех сывороточных Ig. В сыворотке крови здорового взрослого чело¬века содержится около 2,5 г/л IgA, максимум достигается к 10-летнему возрасту. Период полураспада IgA — 6 дней.

IgA — мономер, имеет 2 антигенсвязывающих центра (т. е. 2-валентный), молекуляр¬ную массу около 170 кДа и константу седи¬ментации 7S. Различают подтипы А1 и А2. Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами и плазматическими клетками. Хорошо опре¬деляется в сыворотке крови на пике первич¬ного и при вторичном иммунном ответе.

Обладает высокой аффинностью. Может быть неполным антителом. Не связывает комплемент. Не проходит через плацентар¬ный барьер.

IgA обеспечивает нейтрализацию, опсони-зацию и маркирование антигена, осуществля¬ет запуск антителозависимой клеточно-опос-редованной цитотоксичности.

Секреторный IgA: В отличие от сывороточ¬ного, секреторный sIgA существует в полимерной форме в виде ди- или тримера (4- или 6-валентный) и содержит J- и S-пeптиды. Молекулярная масса 350 кДа и выше, константа седиментации 13S и выше.

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами и их по¬томками — плазматическими клетками со-ответствующей специализации только в пре¬делах слизистых и выделяется в их секреты. Объем продукции может достигать 5 г в сутки. Пул slgA считается самым многочисленным в организме — его количество превышает суммарное содержание IgM и IgG. В сыворотке крови не обнаруживается.

Секреторная форма IgA — основной фак¬тор специфического гуморального местного иммунитета слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы и респираторного тракта. Благодаря S-цепи он устойчив к действию протеаз. slgA не активи¬рует комплемент, но эффективно связывается с антигенами и нейтрализует их. Он препятс¬твует адгезии микробов на эпителиальных клетках и генерализации инфекции в преде¬лах слизистых.

Иммуноглобулин класса Е. Называют так¬же реагином. Содержание в сыворотке крови крайне невысоко — примерно 0,00025 г/л. Обнаружение требует применения специаль¬ных высокочувствительных методов диагнос¬тики. Молекулярная масса — около 190 кДа, константа седиментации — примерно 8S, мо¬номер. На его долю приходится около 0,002 % всех циркулирующих Ig. Этот уровень дости¬гается к 10—15 годам жизни.

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами и плазматическими клетками преиму¬щественно в лимфоидной ткани бронхолегочного дерева и ЖКТ.

Не связывает комплемент. Не проходит че¬рез плацентарный барьер. Обладает выражен¬ной цитофильностью — тропностью к тучным клеткам и базофилам. Участвует в развитии гиперчувствительности немедленного типа — реакция I типа.

Иммуноглобулин класса D. Сведений об Ig данного изотипа не так много. Практически полностью содержится в сыворотке крови в концентрации около 0,03 г/л (около 0,2 % от общего числа циркулирующих Ig). IgD имеет молекулярную массу 160 кДа и константу се¬диментации 7S, мономер.

Не связывает комплемент. Не проходит че¬рез плацентарный барьер. Является рецепто¬ром предшественников В-лимфоцитов.

4. Реакция Хеддельсона с сывороткой крови больного в объеме 0,2 мл «+ + + +», проба Бюрне «+ + + +», ОФП – 60. Оценить результаты и дайте диагноз.

Реакция Хеддельсона (пластинчатая реакция) ++++ - резко положительная и является показателем наличия инфекции, держится на всем протяжении инфекции и свидетельствует об активном процессе заболевания.

Пробы Бюрне (кожно-аллергическая проба) ++++ - резко положительная. Она определяет способность организма специфически отвечать местной реакцией кожи на внутрикожное введение бруцеллина – фильтрата бульонной культуры бруцелл. Она становится резко положительной на 3-4 день от начала болезни, в дальнейшем сохраняется с большим постоянством на протяжении очень длительного времени, даже после клинического выздоровления.

ОФП (опсонофагоцитарная проба) 60 – резко положительная. Её проводят с 15-20 дня заболевания. Она основана на способности сегментоядерных нейтрофилов фагоцитировать бруцеллы благодаря наличию в крови человека специфических опсонинов, нарастающих в процессе бруцеллезной болезни. ( можно определить по формуле: Фагоцитарное Число Больного разделить на Фагоцитарное Число Здорового (Фагоцитарное Число – это среднее число поглощенных микробных клеток в одном фагоците)).

Данные реакции применяются при диагностике бруцеллеза, а положительные результаты свидетельствуют о наличие данного заболевания.