Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
БХ учебник Николаев.pdf
Скачиваний:
573
Добавлен:
02.05.2015
Размер:
15.53 Mб
Скачать

Глава 20

ОСНОВНЫЕ БЕЛКИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ

Иммунная система защищает организм от чужеродных макромолекул (главным образом от белков), паразитарных организмов (бактерий, вирусов, грибков, про­ стейших), мутантных клеток, образующихся из собственных клеток организма. Реакцию организма на попадание чужеродных макромолекул во внутреннюю сре­ ду организма называют иммунным ответом или иммунной реакцией. Чужеродные макромолекулы, вызывающие иммунную реакцию, называют антигенами. Эти ве­ щества могут быть в растворенной форме или входить в состав клеточных струк­ тур: иммунная реакция на паразитарные организмы обусловлена имеющимися в них молекулами-антигенами. Собственные мутантные клетки содержат макромо­ лекулы, не свойственные нормальным клеткам (мутантные макромолекулы), и по­ этому воспринимаются иммунной системой как чужеродные.

Виммунном ответе можно выделить два основных процесса:

1)распознавание чужеродных молекул, т. е. различение их от собственных

макромолекул организма; 2) обезвреживание (разрушение) чужеродных молекул, паразитарных организ­

мов, мутантных клеток.

Ядро иммунной системы составляют три семейства белков:

1)иммуноглобулины (антитела), синтезируемые и секретируемые в кровь лим­ фоцитами В;

2)l'-рецепторы, которые синтезируются лимфоцитами T и локализуются на наружной поверхности их плазматической мембраны;

3)белки главного комплекса гистосовместимости (белки ГКГ), синтезируемые многими (почти всеми) клетками организма и локализованные тоже на по­ верхности клеток.

Белки этих трех семейств в главной их части сходны по структуре и родствен­ ны по происхождению; вместе они образуют суперсемейство иммуноглобулинов. Вся специфика иммунной системы определяется именно этими белками, хотя в ней задействовано множество и других белков. Главными особенностями биохи­ мии иммунной системы являются следующие:

Глава 20. Основные белки иммунной системы

4 7 5

1) огромное разнообразие иммуноглобулинов;

2) синтез некоторого индивидуального иммуноглобулина индуцируется только

вответ на попадание в организм соответствующего антигена;

3)антигенами в норме служат только чужеродные, а не собственные макромо­ лекулы (различение «сам — не сам»).

Известно много болезней, связанных с нарушением функций иммунной систе­ мы. Эти нарушения бывают двух основных типов:

1)иммунодефицитность, т. е. недостаточность функции иммунной системы. Следствиями иммунодефицитности являются повышенная восприимчи­

вость к инфекционным болезням и повышенная частота рака; 2) иммунная реакция против собственных нормальных (не мутантных) макро­

молекул и собственных нормальных клеток (аутоиммунные болезни).

СТРОЕНИЕ АНТИТЕЛ

Антитела или иммуноглобулины (Ig) синтезируются в лимфоцитах В, главным об­ разом в лимфатических узлах и селезенке, и выделяются в кровь, образуя фракцию иммуноглобулинов плазмы.

Структурную основу иммуноглобулинов составляют четыре пептидные цепи, соединенные друг с другом дисульфидными связями: две тяжелые (цепи Н) с мо­ лекулярной массой 50 ООО (от 450 до 700 аминокислотных остатков) и две легкие (цепи L) с молекулярной массой 25 000 (около 200 аминокислотных остатков) (рис. 20.1). Такую структуру обычно называют мономером. В пептидных цепях различают вариабельные (V) и постоянные, или константные (С), области. По различиям первичной структуры постоянных областей легкие цепи делятся на два типа (к и ^), тяжелые — на пять типов (табл. 20.1). По типу тяжелых цепей, входящих в мономеры, все иммуноглобулины делятся на пять классов. Каждый класс включает огромное множество индивидуальных иммуноглобулинов, разли­ чающихся по первичной структуре вариабельных областей; общее число инди­ видуальных иммуноглобулинов всех классов равно примерно IO7. Молекулы ан­ тител классов IgG, IgD и IgE мономерны; они имеют Y-образную форму. Антите­ ла IgA построены из двух-четырех мономеров (H,L2)24), a IgM — из пяти мономеров (H 2L2)rj.

Таблица 20.1. Классы иммуноглобулинов человека

 

К.]ULC

 

( О ю р * IIiIio циней

M o ЮкЛ’.ифН .и

к I'I(IICIIip j IIlIH в

 

Ц епь H

масса

ClJIHipiUKtf Крови. I ,LI

 

 

■MOItffcV .1-

IgG

Y

к2у2 или X2J2

150 000

0,6-1,7

IgA

а

(K2CX2)n или (X2Ct2)„

360 000-720 000

0,14-0,42

IgM

 

(п = 2, 3 или 4)

 

 

 

(K2H2)5 или (X2H2)5

950 000

0,05-0,19

IgD

5

K2S2 или X2S2

160 000

0,003-0,04

IgE

E

K2E2 ИЛИ X2E2

190 000

0,00001-0,00014

4 7 6

Часть IV. Особенности биохимии отдельных органов и систем

L H H L

NH, NH, NH, NH,

-S-S-

-S-J

 

НООС

соон

Fc-область

■S-S-

НООС соон

< ч .

У п

Рис. 20.1. Строение иммуноглобулинов:

а — пептидные цепи иммуноглобулинов (пунктиром выделены вариабельные области); б — модель молекулы иммуноглобулина; пептидные цепи имеют доменную структуру: легкие цепи содержат по два глобулярных домена, тяжелые — по четыре (в IgM по пять); в — схема пентамерной молекулы IgM; мономеры соединены друг с другом дисульфидными связями; г — комплексы антиген— анти­ тело

РЕАКЦИЯ АНТИГЕН— АНТИТЕЛО

Синтез антител начинается в ответ на попадание во внутреннюю среду организма чужеродных макромолекул, например белков бактериальной клетки. Антитела способны связывать антиген, вызвавший их образование, и тем самым защищать организм от возможного вредного действия чужеродных макромолекул, бактерий или других частиц. Реакция связывания антигена антителом отличается высокой специфичностью. Так, антитела, индуцированные белками возбудителя дифтерии (С. diphteriae), связывают эти белки, но не реагируют с белками дизентерийной палочки или других бактерий. Еще более наглядно специфичность антител обна­ руживается в опытах с синтетическими антигенами. Низкомолекулярные веще­ ства сами по себе не индуцируют синтез антител, но после их присоединения к молекуле белка стимулируется образование антител как к белку, так и к присоеди­ ненному низкомолекулярному веществу — гаптену. Даже если в роли гаптена выс­ тупают очень сходные вещества, например изомеры аминобензойной кислоты (рис. 20.2), к каждому из них синтезируются специфические антитела, не реагиру­ ющие с двумя другими гаптенами.

Глава 20. Основные белки иммунной системы

4 7 7

NH2

NH,

NH2

 

СООН

 

 

 

СООН

 

 

СООН

Рис. 20.2. Изомеры аминобензойной кислоты

Избирательность взаимодействия обусловлена комплементарностью между струк­ турой активного центра антитела и структурой некоторого участка антигена — анти­ генной детерминанты. Антигенной детерминантой может быть участок поверхно­ сти белка, образованный радикалами аминокислот, гаптен или простетическая группа белка (особенно часто полисахаридные группы гликопротеинов). Многие части поверхности одного и того же антигена могут быть антигенными детерми­ нантами (эпитопами). Иначе говоря, к одному антигену может быть несколько разных антител. Например, в молекуле белка лизоцима известны три эпитопа для трех разных антител. Эти эпитопы занимают около 40 % поверхности лизоцима; возможно, что и любая часть поверхности лизоцима — потенциальный антиген.

Активные центры (центры связывания) антител расположены в вариабельных областях пептидных цепей. Антитела класса IgG двухвалентны, т. е. имеют два центра связывания антигена. Таким образом, каждая молекула антитела может присоединить две молекулы антигена. С другой стороны, к каждой молекуле анти­ гена может присоединиться несколько молекул антител, поскольку на антигене есть несколько антигенных детерминант и к каждой из них образуются антитела. В результате возникают сложные молекулярные комплексы (см. рис. 20.1, г). Такие комплексы могут выпадать в осадок; на этом основана реакция преципитации для обнаружения антител или антигенов. Если антиген не свободен, а содержится в мембране клеток, то происходит склеивание (агглютинация) клеток антителами. Реакция агглютинации также используется для обнаружения антител и антигенов (в частности, при определении групп крови). В результате действия антител мо­ жет разрушаться клеточная оболочка — происходит лизис клеток. В лизисе клеток, помимо антител, участвует комплемент — сложная ферментная система, находяща­ яся в плазме крови.

В конечном счете комплексы антитело—антиген поглощаются фагоцитирую­ щими клетками — макрофагами, нейтрофилами. Эти клетки имеют на своей по­ верхности рецепторы Fc-облаети антител; бактерия, покрытая антителами, связы­ вается фагоцитирующей клеткой, включается процесс фагоцитоза, и бактерия, а также связанные с ней антитела разрушаются (рис. 20.3; см. также рис. 19.4).

РАЗНООБРАЗИЕ АНТИТЕЛ

Напомним, что активные центры антител сформированы вариабельными облас­ тями Н-цепей (Vh) и L-цепей (V1). Константные области этих цепей (С и Cl ) пря­ мо не участвуют в связывании антигена. Разнообразие антител определяется пре­ имущественно разнообразием вариабельных областей, в то время как константных областей имеется лишь несколько типов.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.