41. Каковы основные эффекторные молекулы гуморального иммунного ответа?
эффекторные молекулы (антитела), продуцируемые В-лимфоцитами
Антитела, специфически взаимодействуя с антигенными детерминантами (эпитопами) на поверхности микроорганизмов, образуют с ними иммунные комплексы, что ведет к активации мембраноатакующего комплекса системы комплемента и лизису микробных клеток. Кроме того, иммунные комплексы, включающие микроорганизмы и специфические антитела, быстрее и легче захватываются фагоцитирующими клетками организма при участии Fc-рецепторов. При этом ускоряется и облегчается внутриклеточная гибель и переваривание. Защитная роль антител в антитоксическом иммунитете определяется также их способностью нейтрализовать токсины.
42. Охарактеризуйте структуру и функции Ig разных классов
Иммуноrлобулин М (IgM). Белки, представляющие класс антител М. Они первыми, вырабатываются в ответ на острую инфекцию и появляются в кровяном русле обеспечивая первичный иммунитет. Снижение их содержания свидетельствует о дефиците гуморального иммунитета. Увеличение концентрации наблюдается при остром инфекционном процессе различного генеза (вирусные, бактериальные, паразитарные, грибковые заболевания), при острых вирусных гепатитах, аутоиммунных заболеваниях, системной красной волчанке, миеломной болезни, пиелонефрите. Из всех иммуноглобулинов IgM организован наиболее сложно и имеет наибольший мол. вес — 970 кД. Он состоит из пяти мономеров, каждый из которых включает две тяжелые цепи) и две легкие цепи. Мономеры объединены в единую пентамерную молекулу дисульфидными связями (-S-S-) и J-цепью . Пять мономерных субъединиц расположены радиально. При этом Fc-фрагменты направлены в центр круга, а Fab-фрагменты — наружу. В состав μ цепи входят четыре C-домена (Cμl, Cμ2, Cμ3 и Cμ4), но при этом в структуре тяжелой цепи отсутствует шарнирный участок. В какой-то степени ero функцию выполняет Сμ2 домен, имеющий ocтатки пролина.
Иммуноглобулин А (IgA) является преобладающим иммуноглобулинов в большинстве секретов слизистых оболочек. Тяжелая цепь IgA1, состоящая из 472 аминокислотных остатка, формирует четыре глобулярных домена: вариабельный VH и константные CНαl (Cαl), СНα2(Cα2), СНαЗ(Cα3), первые два из которых совместно с легкой κ- или λ-цепью формируют антигенсвязывающий Fab-домен, а два последних — константный Fc-супердомен. С-конец α-цепи IgA обоих изотипов, подобно μ-цепи у IgM. Предпоследний остаток Cys471 в составе С-концевого мини-домена любой из двух α-цепей мономера IgA способен ковалентно связываться с J-цепью, что приводит к формированию димерной формы IgA. Разнообразие IgA обусловлено и наличием двух подклассов: IgA1 представлен в основном в мономерной форме, в то время как IgA2 — преимущественно в димерной. Существуют три основные формы IgA:
мембранный IgA, представленный всегда в мономерной форме и являющийся составной частью антигенраспознающего рецепторного комплекса B-клеток памяти;
сывороточный IgA, продуцируемый плазматическими клетками в системный кровоток в виде мономеров (monoIgA) и полимеров (pIgA);
секреторный IgA (SIgA), представленный в секретах слизистых покровов в основном в виде димеров, связанных с секреторным компонентом, являющимся продуктом протеолиза полииммуноглобулинового рецептора эпителия слизистых.
Структурными особенностями SIgA являются наличие в молекуле J цепи и ceкpeтоpнoro компонента. J цепь, как и у IgM, служит для полимеризации молекулы. Молекулярная масса цепи незначительна и составляет около 15 кДа. Данный полипептид не имеет rомолоrии с иммуноrлобулинами, а кодируюший ero reн локализован в хpомосоме, не содержащей reнoв иммуноrлобулинов. На заключительном этапе синтеза J-цепь взаимодействует с COOH-концевым участком тяжелой цепи через сульфидные связи. В результате образуются полимерные формы IgА, представляющие собой в основном димеры, хотя в незначительном количестве имеются и мультимерные молекулы, включающие три мономера и более.
Иммуноглобулин G (IgG). Среди всех классов иммуноrлобулинов в количественном отношении доминирует IgG. В сыворотке млекопитающих он составляет около 75 % от общеro количества этих белков. Отдельная молекула включает две тяжелые γ цепи и две леrкие: κ или λ типов. Молекулярная масса IgG составляет приблизительно 150 кДа. У человека и мыши описаны по четыре подкласса [gG, которые впервые были обнаружены серолоrическими методами. Тяжелые цепи этих подклассов обозначаются как γl, γ2, γЗ и γ4. Порядковый номер указывает на количественное содержание каждоrо подкласса в сыворотке: в наибольшем количестве представлен IgGγl, в наименьшем — IgGγ4.
Шарнирная область характеризуется значительным числом остатков пролина и цистеина, что определяет ее rибкость. Количество дисульфидных связей этой части молекулы варьирует от одноrо подкласса к друroму. Так, в γl и γ4 цепях таких связей две, в γ2-цепях четыре, а в γ3-цепях одиннадцать. Именно связи S - S обеспечивают взаимодействие двух тяжелых цепей. Существенной особенностью шарнирной области является возникающая в результате взаимодействия двух тяжелых цепей жесткая, циклическая октапептидная структура:
-Cys - Pro - Pro - Cys -
| |
-Cys - Pro - Pro - Cys -
Она служит осью вращения всей rибкой шарнирной области, а следовательно, и FаЬ — фраrментов, что необходимо, вероятно, для взаимодействия с антиrеном.
Гомолоrия между γ цепями мыши, относящимися, как и у человека, к четырем подклассам, меньше и составляет 60 — 70 %.
Биолоrическая роль IgG разнообразна. Это и антибактериальная зашита через механизм комплементзависимоrо лизиса микробной клетки, и проникновение через плаценту с той же защитной для развивающеroся зародыша функцией, и «армирование» макрофаroв (цитофильность к макрофаrам), в результате чеrо они становятся цитотоксическими для трансплантатов и опухолей, и участие в повышенной реактивности аллерrическоro типа.
Схема Иммуноглобулин G (IgG)
1. FаЬ фрагмент
2. Fc фрагмент
3. легкая цепь (сост. из VH, CH1, шарнир, CH2 и CH3 домены: от N-конца)
4. легкая цепь (сост. из VL и CL домены: из N-конца)
5. рецептор антигена
6. шарнирная область
Иммуноглобулины D – это мономеры; их содержание в крови составляет 0,03-0,04 г/л или 1% от общего количества иммуноглобулинов; в сутки их синтезируется от 1 до 5 мг/кг, а период полураспада колеблется в пределах 2-8 дней. IgD участвуют в развитии местного иммунитета, обладают антивирусной активностью, в редких случаях активируют комплемент. Плазматические клетки, секретирующие IgD, локализуются преимущественно в миндалинах и аденоидной ткани. IgD выявляются на В-клетках и отсутствуют на моноцитах, нейтрофилах и Т-лимфоцитах. Полагают, что IgD участвуют в дифференцировке В-клеток, способствуют развитию антиидиотипического ответа, участвуют в аутоиммунных процессах.
Тяжелая цепь IgD представлена δ-цепью . У человека δ-цепь включает три C-домена ( Cδ1 , Cδ2 и Cδ3 ) в отличие от IgD мышей, содержащего только два С-домена: Сδ1 и Сδ3. Приводит ли делеция домена Сδ2 к изменению функции IgD мыши, неизвестно. Шарнирная область иммуноглобулинов класса D отличается особой протяженностью (64 аминокислотных остатка - содержащую множество O-гликозидных цепей), и, хотя она в некоторой степени защищена углеводами, возможно, именно благодаря ей IgD по сравнению с другими классами иммуноглобулинов обладает повышенной чувствительностью к протеолитическому расщеплению, а период его полураспада в плазме крови очень невелик (2,8 сут.). Неожиданным оказался тот факт, что почти весь IgD вместе с IgM находится на поверхности лимфоцитов крови . Похоже, они служат антигенсвязывающими рецепторами B-лимфоцитов, и, возможно, что эти антигенные рецепторы могут взаимодействовать между собой, осуществляя контроль за активацией лимфоцитов и супрессией лимфоцитов. Возрастающая чувствительность IgD к протеолизу после связывания с антигеном может объясняться этими функциями.
Иммуноrлобулин E (IgE)
Молекулы IgE ( ε- класс тяжелых цепей) состоят из одной субъединицы. Так же как и в IgM , тяжелая цепь IgE имеет 4 константных домена. IgE представляет собой мономер с мол. весом около 190 кД, включающий две тяжелые цепи ( ε-цепи ) и две легкие цепи ( κ-цепи или λ-цепи ). ε-цепь , как и μ-цепь , содержит пять доменов : один Vε- и четыре Сε-домена : Cε1 , Cε2 , Cε3 и Cε4 . Подклассов IgЕ человека пока не обнаружено.
Концентрация IgE в сыворотке крови невелика, и лишь небольшая часть плазматических клеток слизистых оболочек и дренирующих их лимфоузлов синтезирует иммуноглобулины этого класса. Концентрация IgE в сыворотке возрастает при аллергических реакциях немедленного типа. Высокоаффинные рецепторы к Fc-фрагменту IgE находятся на тучных клетках и базофилах . При связывании IgE, фиксированных на мембранах тучных клеток или базофилов, с антигеном происходит высвобождение медиаторов воспаления (сероборан , гистамин). Основная физиологическая функция IgE, очевидно, защита внешних слизистых оболочек организма путем локальной активации факторов плазмы и эффекторных клеток благодаря индукции острой воспалительной реакции. Инфекционные агенты, способные прорвать линию обороны, образованную IgA , будут связываться со специфическими IgE на поверхности тучных клеток, в результате чего последние получат сигнал к высвобождению вазоактивных аминов и хемотаксических факторов, а это, в свою очередь, вызовет приток циркулирующих в крови IgG, комплемента, нейтрофилов и эозинофилов. В этих условиях способность эозинофилов повреждать гельминтов, нагруженных IgG, и усиленная продукция IgE в ответ на проникновение этих паразитов в организм будут обеспечивать эффективную защиту. Активность IgE проявляется в развитии аллергических реакций. Данный иммуноглобулин способен взаимодействовать с тучными клетками и базофилами посредством Fc-области и соответствующего рецептора на этих клетках. После образования связи IgE с антигеном (аллергеном) тучные клетки получают сигнал к секреции вазоактивных аминов и других фармакологически значимых соединений, что, собственно, и приводит к развитию аллергической реакции.
Содержание иммуноглобулина E в сыворотке исчезающе мало, но он выявляется на поверхностной мембране базофилов и тучных клеток. Удельный вес этих иммуноглобулинов в аллергических реакциях является доминирующим (например, при бронхиальной астме и сенной лихорадке).
