5. Антитела. Классификация антител. Строение антител.

Антитела это белки, иммуноглобулины, которые вырабатываются иммунной системой организма при воздействии на него антигенов (микробов). Антитела строго специфичны. Антитела способны вступать в реакцию с антигенами и обезвреживать их действие. Антитела находятся в сыворотке крови.

В зависимости от характера реакции с антигенами антитела получили разные названия: агглютинины, преципитины, опсонины, бактериолизины, антитоксины.

Агглютинины вызывают склеивание микробов и дают реакцию агглютинации, так как антигеном в данном случае являются микробы, имеющие корпускулярное строение.

Преципитины осаждают (преципитируют ) белок. Антигеном служит экстракт бактерийный клеток или тканей и представляет собой прозрачную жидкость.

Опсонины протравливают микробную клетку и облегчают ее фагоцитоз.

Бактериолизины в присутствии комплемента лизируют (растворяют) бактерии.

Антитоксины нейтрализуют действие токсинов.

Роль антител в формировании иммунитета.

Антитела имеют важное значение в формировании приобретенного постинфекционного и поствакцинального иммунитета.

1. Связываясь с токсинами, антитела нейтрализуют их, обеспечивая антитоксический иммунитет.

2. Блокируя рецепторы вирусов, антитела препятствуют адсорбции вирусов на клетках, участвуют в противовирусном иммунитете.

3. Комплекс антиген- антитело запускает классический путь активации комплемента с его эффекторными функциями (лизис бактерий, опсонизация, воспаление, стимуляция макрофагов).

4. Антитела принимают участие в опсонизации бактерий, способствуя более эффективному фагоцитозу.

5. Антитела способствуют выведению из организма (с мочой, желчью) растворимых антигенов в виде циркулирующих иммунных комплексов.

Различают пять классов иммуноглобулинов:IgG, IgM, IgA, IgD, IgE.

IgG является основным иммуноглобулином сыворотки здорового человека (составляет 70-75 % всей фракции иммуноглобулинов), наиболее активен во вторичном иммунном ответе и антитоксическом иммунитете. Благодаря малым размерам (коэффициент седиментации 7S, молекулярная масса 146 кДа) является единственной фракцией иммуноглобулинов, способной к транспорту через плацентарный барьер и тем самым обеспечивающей иммунитет плода и новорожденного. В составе IgG 2-3 % углеводов; два антигенсвязывающих Fab-фрагмента и один FC-фрагмент. Fab-фрагмент (50-52 кДа) состоит из целой L-цепи и N-концевой половины H-цепи, соединённых между собой дисульфидной связью, тогда как FC-фрагмент (48 кДа) образован C-концевыми половинами H-цепей. Всего в молекуле IgG 12 доменов (участки, сформированные из β-структуры и α-спиралей полипептидных цепей Ig в виде неупорядоченных образований, связанных между собой дисульфидными мостиками аминокислотных остатков внутри каждой цепи): по 4 на тяжёлых и по 2 на лёгких цепях.

IgM представляют собой пентамер основной четырехцепочечной единицы, содержащей две μ-цепи. При этом каждый пентамер содержит одну копию полипептида с J-цепью (20 кДа), который синтезируется антителообразующей клеткой и ковалентно связывается между двумя соседними FC-фрагментами иммуноглобулина. Появляются при первичном иммунном ответе B-лимфоцитами на неизвестный антиген, составляют до 10 % фракции иммуноглобулинов. Являются наиболее крупными иммуноглобулинами (970 кДа). Содержат 10-12 % углеводов. Образование IgM происходит ещё в пре-B-лимфоцитах, в которых первично синтезируются из μ-цепи; синтез лёгких цепей в пре-B-клетках обеспечивает их связывание с μ-цепями, в результате образуются функционально активные IgM, которые встраиваются в поверхностные структуры плазматической мембраны, выполняя роль антиген распознающего рецептора; с этого момента клетки пре-B-лимфоцитов становятся зрелыми и способны участвовать в иммунном ответе.

IgA сывороточный IgA составляет 15-20 % всей фракции иммуноглобулинов, при этом 80 % молекул IgA представлено в мономерной форме у человека. Секреторный IgA представлен в димерной форме в комплексе секреторным компонентом, содержится в серозно-слизистых секретах (например в слюне, слезах, молозиве, молоке, отделяемом слизистой оболочки мочеполовой и респираторной системы). Содержит 10-12 % углеводов, молекулярная масса 500 кДа.

IgD составляет менее одного процента фракции иммуноглобулинов плазмы, содержится в основном на мембране некоторых В-лимфоцитов. Функции до конца не выяснены, предположительно является антигенным рецептором с высоким содержанием связанных с белком углеводов для В-лимфоцитов, еще не представлявшихся антигену. Молекулярная масса 175 кДа.

IgE в свободном виде в плазме почти отсутствует. Способен осуществлять защитную функцию в организме от действия паразитарных инфекций, обуславливает многие аллергические реакции. Механизм действия IgE проявляется через связывание с высоким сродством (10−10М) с поверхностными структурами базофилов и тучных клеток, с последующим присоединением к ним антигена, вызывая дегрануляцию и выброс в кровь высоко активных аминов (гистамина и серотонина — медиаторов воспаления). 200 кДа.

Структура молекулы IgG. Основной структурной единицей Ig являются полипептидные цепи, которые имеют две разновидности: тяжелую и легкие цепи , связанные между собой дисульфидными мостиками. Легкие цепи (L) являются общими для всех классов и подклассов. Тяжелые цепи (Н) отличаются по строению у каждого класса. Легкие цепи подразделяются на 2 типа: к (каппа) и λ (лямбда). Тяжелые цепи обозначаются греческими буквами λ(гамма), λ(мю).α (альфа),δ (дельта) и έ (эпсилон)- что соответствует латинскому обозначению того или иного класса: IgG, IgM, IgA, IgD, IgE.

R.Porter (1959) путем ферментативного воздействия папаином получил два фрагмента: Fab(антиген связывающий) и Fc(константный). Fab –фрагмент обладает способностью связываться с антигеном, но не вызывает агглютинацию и преципитацию. Fc- фрагмент обуславливает комплементсвявающие свойства и способность фиксироваться на клеточных мембранах. Разрыв пептидных связей Н-цепи происходит в области, легко доступной для ферментов. Эта область называется «шарнирной», т.к. она гибко связывает Fab и Fc-фрагменты, или «талией» поскольку является наиболее узким участком молекулы. Fab-фрагменты, полученные разными методами, различаются биологическими и физико-химическими свойствами. При воздействии пепсином получается двухвалентный F(ab)2-фрагмент, более длинный и сохраняет связь между Н-цепями. Он действует как полное антитело и обладает способностью агглютинировать или преципитировать специфические антигены.

Макромолекула JgG построена из 4 полипептидных цепей (2L и 2H), составляет один мономер. Молекула каждого класса иммуноглобулинов может иметь один или несколько мономеров.

Характеристика иммуноглобулинов разных классов.

Гетерогенность антител. Все антитела отличаются друг от друга,т.е. они гетерогенны. Считают, что существует более 100000 антигенов. На каждый антиген синтезируется свое антитело. Такое многообразие антител обусловлено разным строением их активных центров.

На легкой и тяжелой цепях имеются гипервариабельные участки, которые вместе образуют активный центр, т.е. место на молекуле иммуноглобулина, через которое происходит соединение с антигенной детерминантой антигена.

Под валентностью антител понимают количество способных реагировать с антигеном активных центров. Так, молекула JgG двухвалентна, и.е. имеет два активных центра. Молекула JgM(пентамер – 5 молекул JgG) поливалентна, т.е. имеет 10 активных центров. Связываясь с аналогичными антигенными детерминантами, расположенными на разных бактериальных клетках, JgG и JgM вызывают их видимую аггрегацию. Мономерные же молекулы JgA, хотя и имеют 2 активных центра, не осаждают антигены, т.к. их активные центры настолько сближены, что JgA не может выполнять роль связующего мостика.

При некоторых заболеваниях могут накапливаться неполные антитела, и.е. моновалентные(вместе с полными, двухвалентными). Такие антитела соединяются с антигенами, но не могут вызвать его агрегацию, а лишь блокируют его. Связь происходит с одним центром (хотя другой центр тоже имеется). Он замаскирован, не проявляется. Неполные антитела выявляются с помощью антиглобулиновой реакции Кумбса.

Активность связывания антител с антигенами оценивается такими понятиями как аффинитет и авидность.

Аффинитет- это уровень сродства между активным центром антитела и детерминатной группой антигена, т.е. степень комплементарности или совпадения конфигураций активного центра и детерминантной группы.

Авидность –это валентность антител, или количество и расположениен активных центров. Чем выше авидность, тем прочнее связь и слабее склонность агрегатов к диссоциациию.

На один и тот же антиген могут образовываться антитела различные по аффинитету и авидности. Высокоаффинные антитела образуют более прочные комплексы. При равной аффинности, авидность(валентность) JgM больше (10 активных центров), чем JgG.

Взаимодействие антител с антигеном происходит за счет наличия у антител активного центра, который соответствует пространственной конфигурации антигенной детерминанте. Активный центр должен быть комплем JgA ентарным (т.е. соответствовать как перчатка руке) детерминантной группе антигена, иначе не произойдет их сцепление, взаимодействие или говоря научным языком, не наступит феномен серологической специфичности. Ag +At= AgAt – это малодиссоциирущий комплекс за счет образования большого числа слабых связей (нековалентных). Связь антигена с антителом происходит за счет образования гидрофобного взаимодействия, водородных связей, кулоновских сил, вандерваальсовых сил, которые действуют на очень близком расстоянии.