48. Антитела, иммуноглобулины: классы, структура и основные свойства. Первичный и вторичный иммунный ответ. Функции антител в антимикробной защите.
Антитела ( иммуноглобулины)-специфические белки сыворотки крови, образование которых индуцируется антигенами и основным свойством которых является способность к специфическому взаимодействию с антигенами. Антитела синтезируются В-лимфоцитами и их потомками — плазматическими клетками.
Свойства: специфичность – способность вступать во взаимодействие с антигеном, аналогичным тому, который индуцировал их образование.
Химическая природа антител: Это гликопротеиды. Состоят из двух тяжелых полипептидных цепей - Н-цепей (англ, heavy - тяжелый) и двух легких цепей - L-цепей (англ, light - легкий). Цепи связаны дисульфидными мостиками. Как в легких, так и в тяжелых цепях имеется вариабельная V-обдасть с непостоянной последовательностью аминокислот, и константная С-область. Аминокислоты в полипептидных цепях направлены таким образом, что их NН2-концевые группы расположены в вариабельной части, а СООН-концевые группы - в константной.
При обработке протеолитическим ферментом папаином молекула иммуноглобулина распадается на Fab-фрагменты (англ, fragment an¬tigen binding - фрагмент, связывающий антиген) и Fc-фрагмент (англ. fragment cristalline - кристаллизующийся фрагмент). В состав Fab-фрагмента входит целиком легкая цепь и часть тяжелой цепи, концевые их части составляют активный центр. В состав Fc-фрагмента входят остатки двух тяжелых цепей.
Активный центр молекулы иммуноглобулина по конфигурации соответствует конфигурации детерминантной группе антигена. Он очень мал, занимает лишь 2% поверхности антитела. Описанная мономерная молекула иммуноглобулина имеет два активных центра, то есть может связать две молекулы антигена.
Будучи белками, антитела (иммуноглобулины) обладают антигенной, видовой специфичностью. Детерминантная группа, определяющая специфичность, расположена в области Fc-фрагмента. Наличие антигенной специфичности иммуноглобулинов имеет практическое значение, так как позволяет обнаружить их с помощью антиглобулиновых сывороток.
Различают пять классов иммуноглобулинов, которые обозначаются IgG, IgM, IgA, IgD, IgE и отличаются между собой по физико-химическим свойствам и биологическим функциям.
Иммуноглобулины класса G (Ig G) являются мономерами, то есть состоят из двух легких и двух тяжелых цепей, молекулярная масса 160 кД, константа седиментации (скорость осаждения в центрифу¬ге) 7S. Составляют основную массу сывороточных иммуноглобули¬нов (70-80%). Единственные из всех классов проникают через пла-центу и играют важную роль в защите новорожденного от инфек¬ции.
Иммуноглобулины класса М (Ig М) первыми появ¬ляются после введе¬ния антигена. Мо¬лекула IgM состоит из 5 субъединиц, то есть является пентамером. Молеку¬лярная масса 300 кД, константа се¬диментации 19S. Содержание в сыворотке крови 5-10%.
Иммуноглобулины класса A (Ig А) синтезируются в селезенке, лимфоузлах и подслизистом слое дыхательных путей и кишечного тракта. По физико-химическим свойствам неодинаковы и могут иметь константы седиментации 7,9,11 и 18S. Часть IgA попадает в кровь - это сывороточные IgA. Большая же часть IgA - это секреторные SIgA, у которых два или три мономера соединены между собой сек¬реторным фрагментом, защищающим иммуноглобулин от разруше¬ния ферментами. Секреторные SIgA проникают на поверхность сли-зистых оболочек, содержатся в секретах и играют важную роль в защите организма от проникновения возбудителей, например, ви¬русов гриппа, полиомиелита.
Иммуноглобулины класса D (Ig D) - молекулярная масса 180 кД, константа седиментации 7S. Содержание в сыворотке крови около 0,2%. Роль IgD пока неизвестна
Иммуноглобулины класса Е (Ig E) - молекулярная масса 200 кД, кон¬станта седиментации 8S, содержатся в нормальной сыворотке крови в небольших количествах (0,002%). Их называют также реагинами, по¬скольку они способны присоединяться к клеткам (цитофильны) и при¬нимают участие в реакции анафилаксии
Форма и размеры иммуноглобулинов G и М были изучены в электронном микроскопе. IgG имеют форму вытянутых эллипсов с тупыми концами, a IgM - форму паучка с пятью ножками.
Иммунохимические характеристики антител: Аффинность- точность совпадения конфигурации активного центра антитела и антигенной детерминанты. Авидность- это суммарная сила прочности и интенсивности связи цельной молекулы антитела со всеми антигенными эпитопами. Валентность число активных центров антител, способных связываться с антигеном.
Иммунный ответ: При первичном контакте с антигеном развивается первичный иммунный ответ. Для него характерны длительная латентная (3-5 суток) и логарифмическая (7—15 суток) фазы. Первые диагностически значимые титры специфических антител регистрируются на 10-14-е сутки от момента иммунизации. Стационарная фаза продолжается 15-30 суток, а фаза снижения1-6 месяцев. В течение первичного иммунного ответа под влиянием цитокинов Т2-хелпера происходит созревание и размножение клонов антигенспецифичных В-лимфоцитов. Их дифференцировка приводит к образованию плазматических клеток. Происходит также переключение биосинтеза Ig с изотипов М и D на G, А или Е. В итоге первичного иммунного реагирования формируются многочисленные клоны антигенспецифичных В-лимфоцитов: антителопродуцирующих клеток и В-лимфоцитов иммунологической памяти, а во внутренней среде макроорганизма в высоком титре накапливаются специфические IgG и/или IgA (а также IgE). Таким образом обеспечивается активное противодействие иммунной системы внедрению в макроорганизм антигена и высокая готовность к повторной встрече с ним. Со временем антительный ответ угасает. Накопление в избытке свободных IgG/IgA потенцирует гибель активных антителопродуцентов. Элиминация антигена исключает новое стимулирование и клонообразования, а появившиеся ранее плазматические клетки имеют короткую продолжительность жизни. Вместе с тем В-лимфоциты иммунологической памяти надолго остаются циркулировать в организме. Повторный контакт иммунной системы с тем же антигеном ведет к формированию вторичного иммунного ответа. В отличие от первичного, для вторичного ответа характерна укороченная латентная фаза — от нескольких часов до 1-2 суток. Логарифмическая фаза отличается более интенсивной динамикой прироста и более высокими титрами специфических антител. Для стационарной фазы и фазы снижения свойственна затяжная динамика (несколько месяцев или даже лет). При вторичном иммунном ответе организм сразу же, в подавляющем большинстве синтезирует IgG. Характерная динамика антителопродук- ции обусловлена подготовленностью иммунной системы к повторной встрече с антигеном за счет формирования иммунологической памяти. В результате этого клоны антигенспецифичных В-лимфоцитов, оставшиеся после первичного иммунного реагирования, быстро размножаются и интенсивно включаются в процесс антителогенеза.
Виды антител: Полные антитела имеют не менее двух активных центров, поэтому при постановке реакции агглютинации, преципитации и других реакций иммунитета они обусловливают видимый эффект. Неполные антитела способны соединяться с антигеном, но видимой реакции агглютинации или преципитации не наблюдается. По характеру действия антитела разделяют на антимикробные, антитоксические, вируснейтрализующие, гемолизины, аутоантитела.
Ф-ции:
1)Нейтрализация вирусов: Связываются с вирусами, предотвращая их проникновение в клетку и последующую репликацию; Вызывают агрегацию вирусов с последующим поглощением фагоцитирующими клетками; Взаимодействуют с клеточными рецепторами вирусов, ингибируя связывание вирусов с клеточной поверхностью; Блокируют межклеточное проникновение вирусов.
2)Нейтрализация токсинов
3)Опсонизация бактерий - связывание антител с антигенами поверхности бактерий. В результате опсонизации бактерии становятся объектом интенсивного поглощения фагоцитирующими клетками. Действие антител усиливается белками системы комплемента, которые также связываются с бактериальной поверхность.
4) Активация системы комплемента - связываясь с поверхностью клеток, антитела классов IgM и IgG приобретают способность инициировать классический путь активации комплемента.
5) Антителозависимая клеточная цитотоксичность - антитела, связавшиеся с чужеродными антигенами на поверхности клеток, приобретают способность взаимодействовать с Fc-рецепторами на мембране цитотоксических клеток (естественные киллеры, цитотоксические Т-лимфоциты).
6) Защита от паразитов- существуют паразиты, слишком крупные, чтобы их можно было уничтожить путем фагоцитоза, например гельминты. Выделяемые паразитом антигены могут взаимодействовать с IgE, связанными через соответствующий рецептор с тучными клетками.
7) Иммунорегуляторная функция- антиидиотипические антитела взаимодействуют с активными центрами других антител (идиотипами) и осуществляют регуляцию гуморального иммунного ответа, подавляя их активность