Иммуноглобулины реферат по иммунологии

Обновлено: 04.07.2024

Содержание

1.Структура иммуноглобулинов
2.Характеристика классов сывороточных Ig
2.1 Ig класса G
2.2 Ig класса A
2.3 Ig класса Е
2.4 Ig класса D
3.Дисбаланс сывороточных Ig
3.1 Физиологическая гипогаммаглобулинемия
3.2 Патологическая гипогаммаглобулинемия
3.3 Гипергаммаглобулинемия
Список использованных источников

Вложенные файлы: 1 файл

иммуноглобулины.docx

КАФЕДРА ОБЩЕЙ И КЛИНИЧЕСКОЙ БИОХИМИИ

2.Характеристика классов сывороточных Ig

3.Дисбаланс сывороточных Ig

3.1 Физиологическая гипогаммаглобулинемия

3.2 Патологическая гипогаммаглобулинемия

Список использованных источников

ИММУНОГЛОБУЛИНЫ (Ig), группа близких по хим. природе и свойствам глобулярных белков позвоночных животных и человека, которые обычно обладают свойствами антител, т.е. специфической способностью соединяться с антигеном, который стимулирует их образование. Иммуноглобулины продуцируются В-лимфоцитами и находятся либо в свободном виде в крови и некоторых др. жидкостях организма, либо в виде рецепторов на поверхностных мембранах клеток. Семейство иммуноглобулинов у высших позвоночных включает в себя несколько классов; у человека их известно пять (G, М, A, D, Е). Классы иммуноглобулинов делятся на подклассы. Молекулы иммуноглоб улинов симметричны. Они построены из "легких" (ок. 220 аминокислотных остатков) и "тяжелых" (450-600 аминокислотных остатков) полипептидных цепей (соотв. L- и Н-цепи), скрепленных дисульфид ными связями и нековалентными взаимодействиями (на рис. 1). В антителах человека обнаружено два вида легких цепей (( и l) и пять видов тяжелых цепей (g, m, a, d и e), отличающихся аминокислотной последовательностью. При обозначении иммуноглобулинов в ниж. индексах греческих букв цифры показывают, сколько цепей содержится в молекуле. Тяжелые цепи, характерные для каждого из классов и подклассов иммуноглобулинов, содержат по одному или более олигосахаридному фрагменту.

Рис. 1. Схема строения иммуноглобулина G: 1 - легкая цепь; 2 - тяжелая цепь; 3 - гипервариабельные участки; 4 - шарнирная область; 5 - остатоколигосахарида; 6 - N-концы; 7 - С-концы; VL и VH - соотв. вариабельные домены легкой и тяжелой цепей; CH1, CH2 и СH3 - постоянные доменытяжелой цепи; пунктиром обведены Fab- и Fc-фрагменты.

Легкие и тяжелые пептидные цепи каждого класса иммуноглобулинов построены из двух основных областей - вариабельной (имеет антител из-за вставок и делеций (потери одного из внутр. участков в сегментах); в среднем она равна у легких цепей 108, а у тяжелых 120 аминокислотным остаткам. Основные различия между вариабельными областями антител разной специ фичности сосредоточены в определенных положениях полипептидной цепи - гипервариабельных участках; их четыре в тяжелых и три в легких цепях. Эти участки (за некоторыми исключениями) принимают участие в контакте с антигеном, что и определяет специфичность антит ел. Постоянные области цепей иммуноглобулинов кодируются одним геном (для каждого класса и подкласса). Молекулы иммуногло булинов связанные с поверхностью лимфоцитов, имеют дополнит. гидрофобные "хвосты" на С-концах тяжелых цепей, которые встроены в мембраны клеток. Пептидные цепи иммуноглобулинов и ряда белков клеточных мембран (антигены гистосовмест имости,рецепторы для антигенов Т-лимфоцитов) по своей первичной структуре сходны между собой, что указывает на общее эволюционное происхождение всех этих белков. Отрезки легких и тяжелых цепей иммуноглобулинов аминокислотных остатков свернуты в относительно независимые компактные глобулы (домены), каждый из которых содержит один дисульфидный мостик; легкие цепи содержат два домена(вариабельный и постоянный), тяжелые - четыре или пять (в зависимости от класса иммуноглобулинов), один из которых вариабельный. По данным рентгеноструктурного анализа, основной тип укладки цепи в доменах соответствует антипараллельной b-структуре. Посредине тяжелых цепей иммуноглобулинов имеется т. наз. шарнирная область с межцепьевыми дисульфидными связями (у IgG и IgA между первыми и вторыми доменами; на рис. 1 - между СН1 и СН2), длины к-рых неодинаковы у разных подклассов этих белков. Шарнирная область чувствительна к протеолитическим ферментам. При расщеплении ими (напр., папаином) иммуноглобулин распадается на два идентичных Fab-фрагмента и один Fc-фрагмент. Fab-Фрагмент слагается из четырех доменов. Два из них принадлежат легкой цепи, два других - N-концу тяжелой цепи. Fab-Фрагменты сохраняют способность к связыванию с антигеном. Fc-Фрагмент состоит из четырех или шести доменов двух тяжелых цепей и определяет такие свойства иммуноглобулинов, как связывание им комплемента, возможность проникать через плаценту, присоединяться к клеткам и фиксироваться в коже. Благодаря высокой подвижности в шарнирной области, Fab- и Fc-фрагменты обладают определенной свободой вращения относительно друг друга. Такая гибкость позволяет молекулам иммуноглоб улинов оптимально присоединяться к антигенам, имеющим разное пространств. строение. Область, контактирующая с антигеном (паратоп, или активный, антигенсвязывающий центр), располагается на N-конце Fab-фрагментов; она представляет собой более или менее глубокую полость, стенки которой сформированы аминокислотными остатками гипервариабельных участков легкой и тяжелой цепей. У антител, связывающих белки и полисахари ды, в полость может входить до 6-7 остатков аминокислот или моносахаров. У молекул IgG, IgD, IgE и IgA (молекула IgA построена подобно молекуле IgG) 2 активных центра, у молекул IgM - 10. Комплекс с антигеном образуется в результате нековалентных взаимодействий, характер которых может варьировать в зависимости от специфичности антитела. Сила связывания с антигеном увеличивается на несколько порядков, если молекула антитела реагиру ет сразу двумя (или более) областями связывания с несколькими детерминантами одноймолекулы антигена. Каждая молекула IgG (осн. класса иммуноглобулинов у человека) состоит из двух идентичных легких и двух тяжелых цепей ((2g2или l2g2). При расщеплении папаином молекула IgG распадается на три части - два идентичных Fab-фрагмента и один Fc-фрагмент. Антитела IgM [((2m2)5 или (l2m2)5] - эволюционно наиб. древние иммуноглобулины; они синтезируются на первых стадиях иммунной р-ции. Их молекулы состоят из пяти субъединиц (рис. 2), напоминающих молекулу IgG и соединенных друг с другом дисульфидными связями (такие иммуноглобулины наз. полимерными).

Рис. 2. Упрошенная схема строения иммуноглобулина М: 1 - легкая цепь; 2 - тяжелая цепь; 3 - вариабельная область; 4 - постоянные области легкой и тяжелой цепей; 5 - J-цепь.

Каждая молекула IgM имеет по одной J-цепи (мол. м. ок. 15000), к-рая присоединена дисульфидными связями к тяжелым цепям и участвует в образовании молекулы IgM из субъединиц. Для IgA [((2a2)n или (l2a2)n] характерна способность проникать в разл. секреты слюну, молозиво, слезы, кишечный сок. В состав IgA кроме J-цепи входит также еще одна пептидная цепь с мол. м. ок. 60000 (т. наз. секреторный компонент), к-рая образуется в эпителиальных клетках и присоединяется к молекуле IgA дисульфидными связями. Молекулы минорных классов иммуноглобулинов - IgD ((2d2 или l2d2) и IgE ((2e2 или l2e2) - по общей структуре сходны с молекулами IgG. Вместе с субъединицами IgM молекулы IgD чаще других иммуноглобулинов обнаруживаются на пов-сти В-лимфоцитов, где выполняют ф-ции антигенных рецепторов. Молекул ы IgE, расположенные на пов-сти тучных и базофильных клеток, также являются рецепторами для антиг енов. После присоединения к ним антигена (аллергена) происходит выбрасывание из этих клеток гистамина и серото нина, вызывающих аллергич. р-цию. На иммунизацию организм отвечает синтезом очень неоднородной популяции антител , молекулы к-рых могут сильно отличаться друг от друга по сродству к антигену. Такая неоднородность объясняется участием в иммунном ответе очень большой популяции В-лимфоцитов , каждый из к-рых синтезирует лишь одну разновидностьмолекул антител. С помощью техники гибридом (гибридные кл етки, получаемые слиянием злокачественных и нормальных антителобразующихклеток лимфоц итов) удается получить в больших кол-вах однородные моноклональные антитела, к-рые широко используют в качестве высокоспецифич. реагентов для обнаружения, локализации и выделения разл. в-в, а также для диагностики и лечения нек-рых заболеваний. Гомог. иммуноглобулины накапливаются в больших кол-вах в крови и моче больных при ряде злокачеств. поражений лимфоцитов (т. наз. миеломные иммуноглобулины). Выделение чистых иммуноглобулинов проводится с помощью ионообменных смол с послед. гель-фильтрацией. Для мн. целей используют препараты миеломных иммуноглобулинов, особенно минорных классов. Антитела выделяют с помощью иммуносорбентов - фиксированных на нерастворимых носителях (напр. , целлюлозе) антигенов. Обнаружение и количеств. определение иммуноглобулинов разных классов проводят иммунологич. методами с помощью соответствующих антисывороток. Для определения кол-ва антител используют методыпреципитации (иммунная р-ция осаждения антигена антит елом), агглютинации (взаимод. антитела с двумя клетками), нейтрализации бактерий ивирусов и др. Широкое распространение получают радиоиммунные и ферментно-иммунные методы, обладающие исключительно высокой чувствительностью и позволяющие определять очень малые кол-ва антител (или антигенов) в смесях с др. веществами.

IgG – основной класс поликлональных АТ различной специфичности сыворотки. АТ класса IgG продуцируются в ответ на проникновение в организм большинства бактерий и вирусов, способны агрегировать и связывать небольшие растворимые белки, такие как бактериальные токсины. Они участвуют в формировании активного иммунитета и иммунологической памяти. АТ класса IgG

связываются с АГ например, опсонизируют поверхность чужеродных клеток, представляя эти клетки для фагоцитоза. Связываясь с антигеном, все подклассы IgG (кроме IgG4) активируют систему комплемента по классическому пути. • Благодаря небольшой м.м. – около 150 кДа, IgG

свободно диффундирует из сосудистого русла во внеклеточное пространство. IgG, как самые мелкие Ig, могут проникать через фетоплацентарный барьер из крови матери в кровь плода. К 20-й неделе беременности концентрация фетального IgG достигает 10% от взрослых значений, и в период между 22-28 неделями стремительно растет. Концентрация IgG у новорожденных от-

ражает уровень IgG у матери. За счет снижения уровня материнских IgG титр АТ уменьшается в соответствии с временем полувыведения между 4-8 месяцами жизни, но затем последовательно растет за счет собственного синтеза организмом ребенка. В этот период жизни, когда концентрация материнских АТ снижается, высок риск инфекции. К концу первого года жизни уровень IgG достигает 7-8 г/л.

При ряде заболеваний происходит перераспределение подклассов IgG, в частности, дефицит некоторых подклассов имеет значение в патогенезе возвратной инфекции, иммунодефицитных состояний, аутоиммунных заболеваний. Нарушение распределения подклассов бывает даже в тех случаях, когда уровень общих IgG находится в пределах референсных значений. Увеличиваются титры IgG при всех бактериальных (стафилококковых, стрептококковых, пневмококковых) инфекциях, сепсисе, рожистом воспалении, скарлатине, ангине, пиодермии, инфекционном мононуклеозе, краснухе, хронических инфекциях (бруцеллезе и др.), паразитарных заболеваниях (малярия, эхинококкоз). Уровень IgG повышается при аутоиммуных заболеваниях, таких как ревматоидный артрит, системная красная волчанка, и при хронических болезнях печени. Хронические гепатиты, циррозы печени протекают с увеличением концентрации.

Патологическая гипогаммаглобулинемия у детей и взрослых может быть как врожденной или приобретенной. Больных с приобретенными дефицитами иммунной системы значительно больше, чем с врожденными. При злокачественных лимфомах, болезни Ходжкина, хроническом лимфолейкозе, плазмациоме и злокачественных опухолях нарушается гуморальный и клеточный иммунитет. Концентрация Ig в сыворотке может быть снижена в разной степени, а

иногда и увеличена. Лечение цитостатиками, стероидными гормонами, глюкокортикоидами, рентгеновское облучение, ионизирующая радиация влияют на

образование Ig. Иммуносупрессанты используются после операций трансплантации, они могут уменьшать уровень Ig сыворотки. Нарушения иммунитета с уменьшением IgG в сыворотке могут возникнуть после массивных потерь белка при обширных ожогах, заболеваниях почек, эксфолиативном дерматите, энтеропатиях.

Иммуноглобулины как разновидность белков и их выявление методом электрофореза во фракциях сывороточных глобулинов. Создание гибридомной технологии, позволившей получать моноклональные антитела заданной специфичности. Общий план строения иммуноглобулинов.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	24.12.2019
Размер файла	1,1 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Строение иммуноглобулинов

История изучения

Антитела были открыты в 1890 г., когда Э. Беринг (E. Behring) и С. Китасато (C. Kitasato) установили, что сыворотки кроликов, которым вводили дифтерийный токсин, приобретали способность нейтрализовать этот токсин и оказывать лечебное действие при дифтерийной инфекции.

Иммуноглобулины как разновидность белков были первоначально выявлены методом электрофореза во фракциях сывороточных г- и в-глобулинов [А. Тизелиус (A. Tiselius), 1937]. Позже они были очищены методами хроматографии и подвергнуты структурному изучению с помощью ограниченного протеолиза [Р. Поттер (R. Potter)] и восстановления дисульфидных связей [Дж. Эдельман (G. Edelman)]. Большой вклад в изучение антител внесли исследования гомогенных опухолевых (миеломных) иммуноглобулинов [С. Мильштейн (C. Milstein)], которые в конечном счете привели к созданию гибридомной технологии [Г. Кехлер (G. Kohler), С. Мильштейн, 1975], позволившей получать моноклональные антитела заданной специфичности. При помощи гибридом можно получать моноклональные антитела необходимой специфичности. Наконец, в конце 1970-х годов С. Тонегава (S. Tonegawa) открыл молекулярные основы формирования разнообразия антигенраспознающей способности антител и описал явление соматической перестройки иммуноглобулиновых генов.

Антитела (иммуноглобулины, Ig) по своей химической структуре относятся к гликопротеинам, помимо собственно полипептидной цепи содержат олигосахаридные фрагменты.

Некоторые молекулы иммуноглобулинов находятся на поверхности В-лимфоцитов и функционируют как антигенспецифичные рецепторы. Другие антитела присутствуют как свободные молекулы в плазме крови и тканевой жидкости.

Синтез антител осуществляют В-клетки после контакта с антигеном и созревания В-клеток в плазматические клетки.

Функции антител

Иммуноглобулины бифункциональны. Это означает, что иммуноглобулин любого типа:

- распознает и связывает антиген, а затем

- усиливает киллинг и/или удаление иммунных комплексов, сформированных в результате активации эффекторных механизмов.

Роль АТ в формировании приобретенного постинфекционного и поствакцинального иммунитета.

АТ имеют важное значение в формировании приобретенного постинфекционного и поствакцинального иммунитета:

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

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

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

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

5. АТ способствуют выведению из организма (с мочой, желчью) растворимых АГ в виде ЦИК.

Строение иммуноглобулинов

Общий план строения иммуноглобулинов:

Растворимые антитела и мембранные иммуноглобулиновые рецепторы различаются только строением своей С-концевой части.

Молекулы иммуноглобулинов состоят из двух типов полипептидных цепей - тяжелых (H - heavy) и легких (L - light). Так называемый мономерный иммуноглобулин содержит две Н- и две L-цепи, расположенные симметрично и соединенные дисульфидными связями. Единственная дисульфидная связь, соединяющая Н- и L-цепи, локализуется недалеко от С-конца легкой цепи. Н-цепи скрепляются различным числом дисульфидных связей, о чем будет сказано ниже. Молекулу иммуноглобулина можно разрушить до отдельных полипептидных цепей восстановлением дисульфидных связей дитиотреитолом или меркаптопурином. Легкие цепи содержат 2, а тяжелые - 4-5 гомологичных сегмента - домена. Эти сегменты образованы примерно 110 аминокислотными остатками и имеют сходную пространственную организацию, стабилизированную одной дисульфидной связью, но различные функции. Молекулярная масса L-цепей - 50-60 кДа, Н-цепей - 100-120 кДа, мономера иммуноглобулина - 150-170 кДа.

Во всех цепях N-концевой домен участвует в распознавании антигена. Главную роль при этом играет пространственное соответствие, или комплементарность, антигенраспознающей части молекулы иммуноглобулина с распознаваемым эпитопом. Специфичность иммуноглобулинов определяется первичной структурой антигенраспознающих доменов, называемых вариабельными, или V-доменами (от variable). V-домены тяжелых и легких цепей (VH и VL) участвуют в формировании антигенсвязывающего участка, или активного центра антител. моноклональный антитело электрофорез

Структура остальных доменов молекулы иммуноглобулина постоянна. Поэтому их называют константными, или С-доменами (от constant). В состав L-цепи входит 1 С-домен (СL), Н-цепей - 3 или 4 С-домена (CH1, CH2 и т.д.).

С-домены определяют эффекторные функции иммуноглобулинов, не связанные с распознаванием антигена, а предназначенные для взаимодействия с рецепторами клеток, активации комплемента и т.д., что необходимо для реализации эффекторных функций антител.

Протеазы расщепляют молекулы иммуноглобулинов на фрагменты, при этом под воздействием разных протеаз можно получить различные продукты. Так, папаин расщепляет молекулы иммуноглобулинов на 2 типа фрагментов - Fab (Fragment antigen binding) и Fc (Fragment cristallizable).

Из молекулы выщепляется два Fab-фрагмента и один Fc-фрагмент. Как следует из названия, Fab-фрагмент сохраняет способность связывать антиген, поскольку содержит активный центр антител (V-домены обеих цепей, CL- и CH1-домены). Fc-фрагмент включает остальные СH-домены, скрепленные дисульфидными связями. Название Fc-фрагмента определило обозначение рецепторов, распознающих "хвостовую" часть антител - Fc-рецепторы.

Другой протеолитический фермент - пепсин - расщепляет молекулу ближе к С-концу Н-цепей, чем папаин, - "ниже" дисульфидных связей, скрепляющих Н-цепи. В результате при действии пепсина образуется двухвалентный антигенсвязывающий F(ab')2-фрагмент и укороченный Fc'-фрагмент.

Выделяют два типа L-цепей - к и л, различающиеся строением CL-домена. Строение СН-доменов обусловливает разделение Н-цепей и молекул иммуноглобулинов на изотипы, или классы, первоначально идентифицированные серологически (т.е. с помощью сывороточных антител к различным изотипам). Выделяют 5 основных изотипов Н-цепей - м, г, б, д и е.

Каждая молекула иммуноглобулина может содержать Н-цепи только одного изотипа. В зависимости от структуры Н-цепей выделяют 5 классов молекул иммуноглобулинов - IgM, IgG, IgA, IgD и IgE (латинские буквы в названии иммуноглоублинов соответствуют греческим в обозначении изотипов Н-цепей). Иммуноглобулины классов IgG и IgA разделяют на подклассы (субтипы), также в зависимости от особенностей Н-цепей.

У человека выделяют 4 подкласса IgG - IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 и 2 подкласса IgA - IgA1 и IgA2. Н-цепи этих подклассов иммуноглобулинов обозначают соответствующими греческими буквами с цифрой (г1, г2, г3, г4, б1, б2). Иммуноглобулины всех классов могут принадлежать к К- и L-типам в зависимости от присутствия в их составе

L-цепей к- или л-типов соответственно. У человека соотношение K- и L-типов составляет 3:2.

Активные центры образованы первыми доменами V-областей тяжелой и легкой цепи.

Активный центр имеет характерную пространственную конфигурацию, определенное распределение положительных и отрицательных зарядов, гидрофобных и гидрофильных остатков аминокислот на своей поверхности. От этого зависит его способность специфически связываться с конкретным эпитопом, имеющим комплементарную структуру. Взаимодействие эпитопа с активным центром идет по принципу "ключ - замок". Эпитоп удерживается в активном центре за счет всех типов нековалентных связей (водородные связи, гидрофобные и электростатические взаимодействия, ван-дер-ваальсовы силы взаимного притяжения). Силу химической связи одного антигенного эпитопа с одним из активных центров молекулы иммуноглобулина называют аффинностьюсвязи антитела с антигеном. Аффинность количественно принято оценивать по константе диссоциации одного антигенного эпитопа с одним активным центром в моль"1.

Силу связи цельной молекулы антитела со всеми, которые ей удалось связать антигенными эпитопами, называют авидностью связи антитела с антигеном. Авидность количественно также измеряют как константу диссоциации соответственно цельной молекулы антитела со всеми связанными эпитопами. Например, IgM высокоавидны, но низкоаффинны; IgG - наоборот, низкоавидны и высокоаффинны.

Отражением структурного разнообразия антигенсвязывающего участка иммуноглобулинов-антител является их идиотипическое разнообразие. Если рассматривать антитела как молекулы с антигенными свойствами, то естественно предположить, что антигенная специфичность их вариабельных участков будет практически уникальна. Антигенные детерминанты - эпитопы, локализующиеся в вариабельных зонах иммуноглобулинов, назы вают идиотопами, а соответствующие антигенные варианты иммуноглобулинов - идиотипами. Общие идиотипы характерны для антител к распространенным антигенам.

Частные идиотипы служат уникальными маркерами антител. Активные центры антител к некоторым идиотипам по крайней мере частично воспроизводят пространственную структуру антигена, против которого направлены антитела, несущие этот идиотип. Такие антиидиотипические активные центры обозначают как внутренний образ антигена. Однако полное совпадение пространственной структуры антиидиотипа и антигена невозможно, поскольку антигенный эпитоп практически всегда имеет выпуклую форму, а активный центр антител - вогнутую. Антиидиотипические антитела играют важную роль в регуляции гуморального иммунного ответа.

Основные биологические характеристики антител:

1. Специфичность - это способность взаимодействовать с определенным (своим) антигеном (соответствие эпитопа АГ и активного центра АТ).

2. Валентность - это количество способных реагировать с АГ активных центров (связано с молекулярной организацией - моно- или полимер). Иммуноглобулина могут быть двухвалентными (IgG) или поливалентными (IgM имеет 10 активных центров). Двух- и более валентные АТ называют полными АТ. Неполные АТ имеют только один участвующий во взаимодействии с АГ активный центр (блокирующий эффект на иммунологически реакции, например, на агглютинационные тесты). Их выявляют антиглобулиновой пробой Кумбса, реакцией угнетения связывания комплемента.

3. Афинность - сила химической связи одного антигенного эпитопа с одним из активных центров молекулы иммуноглобулина.

4. Авидность - сила связи цельной молекулы антитела со всеми, которые ей удалось связать антигенными эпитопами.

5. Гетерогенность (вариабельность) - обусловлена антигенными свойствами АТ. Все разнообразие антител проистекает из вариабельности как тяжёлых цепей, так и лёгких цепей. У антител, вырабатываемых тем или иным организмом в ответ на те или иные антигены, выделяют:

Изотипическая вариабельность - проявляется в наличии классов антител (изотипов), различающихся по строению тяжёлых цепей и олигомерностью, вырабатываемых всеми организмами данного вида;

Аллотипическая вариабельность - проявляется на индивидуальном уровне в пределах данного вида в виде вариабельности аллелей иммуноглобулинов - является генетически детерминированным отличием данного организма от другого;

Идиотипическая вариабельность - проявляется в различии аминокислотного состава антиген-связывающего участка. Это касается вариабельных и гипервариабельных доменов тяжёлой и лёгкой цепей, непосредственно контактирующих с антигеном.

Классификация антител

1. По валентности бывают:

- неполные АТ.

2. По антигенам различают:

- антиинфекционные или антипаразитарные антитела, вызывающие непосредственную гибель или нарушение жизнедеятельности возбудителя инфекции либо паразита

- антитоксические антитела, не вызывающие гибели самого возбудителя или паразита, но обезвреживающие вырабатываемые им токсины.

- так называемые "антитела-свидетели заболевания", наличие которых в организме сигнализирует о знакомстве иммунной системы с данным возбудителем в прошлом или о текущем инфицировании этим возбудителем, но которые не играют существенной роли в борьбе организма с возбудителем (не обезвреживают ни самого возбудителя, ни его токсины, а связываются со второстепенными белками возбудителя).

- аутоагрессивные антитела, или аутологичные антитела, аутоантитела - антитела, вызывающие разрушение или повреждение нормальных, здоровых тканей самого организма хозяина и запускающие механизм развития аутоиммунных заболеваний.

- аллореактивные антитела, или гомологичные антитела, аллоантитела - антитела против антигенов тканей или клеток других организмов того же биологического вида. Аллоантитела играют важную роль в процессах отторжения аллотрансплантантов, например, при пересадке почки, печени, костного мозга, и в реакциях на переливание несовместимой крови.

- гетерологичные антитела, или изоантитела - антитела против антигенов тканей или клеток организмов других биологических видов. Изоантитела являются причиной невозможности осуществления ксенотрансплантации даже между эволюционно близкими видами (например, невозможна пересадка печени шимпанзе человеку) или видами, имеющими близкие иммунологические и антигенные характеристики (невозможна пересадка органов свиньи человеку).

- антиидиотипические антитела - антитела против антител, вырабатываемых самим же организмом. Причём это антитела не "вообще" против молекулы данного антитела, а именно против рабочего, "распознающего" участка антитела, так называемого идиотипа. Антиидиотипические антитела играют важную роль в связывании и обезвреживании избытка антител, в иммунной регуляции выработки антител. Кроме того, антиидиотипическое "антитело против антитела" зеркально повторяет пространственную конфигурацию исходного антигена, против которого было выработано исходное антитело. И тем самым антиидиотипическое антитело служит для организма фактором иммунологической памяти, аналогом исходного антигена, который остаётся в организме и после уничтожения исходных антигенов. В свою очередь, против антиидиотипических антител могут вырабатываться анти-антиидиотипические антитела и т. д.

3. По формам существования:

- растворимые;

- мембранные (в составе В-клеточного рецептора).

4. По размерам молекулы:

- пентамер и т.д.

5. По специфичности связывания антигена:

- поликлональные антитела: если антиген поливалентен (например, белок), то в сыворотке крови образуются антитела, обладающие разной специфичностью связывания антигена. Поликлональные антитела гетерогенны как по структуре антигенсвязывающего центра, так и по физико-химическим свойствам.

- моноклональные антитела: антитела с одной специфичностью связывания, продуцируемые одним клоном лимфоцитов. Клон - это потомство одной клетки. Биотехнология получения моноклональных АТ называется гибридомой. Гибридома - гибридная клеточная линия, полученная в результате слияния клеток двух видов: способных к образованию антител B-лимфоцитов, полученных из селезёнки иммунизированного животного (чаще всего мыши), и раковых клеток миеломы.

Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) – это особый класс гликопротеинов (т.е. белков с присоединенных к ним углеводными остатками), присутствующих в сыворотке крови, тканевой жидкости или на клеточной мембране, которые распознают и связывают антигены. Иммуноглобулины синтезируются В-лимфоцитами (плазматическими клетками) в ответ на вещества определенной структуры – антигены. Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных и нежелательных эндогенных объектов – например, бактерий и вирусов, опухолевых клеток и др. Они являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета. Антитела выполняют две функции: антиген-связывающую и эффекторную (вызывают тот или иной иммунный ответ, например, запускают классическую схему активации комплемента).

Антитела синтезируются плазматическими клетками, которыми становятся В-лимфоциты в ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом – характерным фрагментом антигена.

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа для IgG) гликопротеинами, имеющими сложное строение. Антитела состоят из двух идентичных тяжелых цепей и из двух идентичных лёгких цепей, т.е.
фрагментов с меньшим и большим молекулярным весом (рис. 3). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding – антиген-связывающий фрагмент) и один Fc (англ. fragment crystallizable – фрагмент, способный к кристаллизации). Fab фрагменты называются также вариабельной областью антител, т.к. именно их строение определяет связывающую функцию Ат и варьируется в зависимости от структуры антигена. Fc фрагмент называется константной областью Ат, т.к. у особей данного вида для всех молекул Ат этот фрагмент является идентичным.

Рис. 5. Структура антител

В зависимости от выполняемых функций антитела могут существовать как в различных формах (классы иммуноглобулинов): мономерной (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA) или в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер – IgM). Схематичное строение

Иммуноглобулины класса G (IgG) – основной иммуноглобулин сыворотки здорового человека, составляет 70–75 % всей фракции иммуноглобулинов. IgG наиболее активны во вторичном иммунном ответе и антитоксическом иммунитете. Являются единственной фракцией иммуноглобулинов, способной к транспорту через плацентарный барьер и тем самым обеспечивают иммунитет плода и новорожденного. IgG являются самыми небольшими молекулами по сравнению с другими классами Ig (молекулярная масса М = 146 кДа).

Иммуноглобулины класса А (IgA) содержатся в сыворотке (15–20 %
всей фракции Ig), в секреторном компоненте: слюне, слезах, молозиве, молоке, отделяемом слизистой оболочки мочеполовой
и респираторной системы. IgA представлены в виде мономеров (80 % в сыворотке), димеров (в секрете), и тримеров. Средняя молекулярная масса IgA М = 500 кДа.

Иммуноглобулины класса М (IgM) являются пентамерами IgG и составляют до 10 % фракции иммуноглобулинов. Появляются IgM при первичном иммунном ответе B-лимфоцитами на неизвестный антиген. IgM встроены в плазматическую мембрану B-лимфоцитов и выполняют роль антиген распознающего рецептора. Средняя молекулярная масса IgМ М = 970 кДа.

Иммуноглобулины класса D (IgD) представлены в виде мономеров и содержатся в основном на мембране некоторых В-лимфоцитов, а также в небольшом количестве в плазме (

Иммуноглобулины (Ig), выполняющие в организме функцию антител, синтезируются плазматическими клетками, которые являются конечным этапом дифференцировки В-лимфоцита, наступившей в результате антигенного стимула и хелперного сигнала.

Иммуноглобулины представляют собой белки плазмы, которые при электрофорезе мигрируют как гамма-глобулины и образуют диффузную полосу в гамма-области электрофореграм-мы, что подтверждает их гетерогенность. Иммуноглобулины относятся к полифункциональным белкам и реализуют следующие основные функции:

специфически распознают самые разнообразные антигены и гаптены (неполные антигены):
взаимодействуют с другими иммуноком-петентными клетками, имеющими к ним соответствующие рецепторы;
активируют систему комплемента. Структуры, ответственные за различные функции иммуноглобулинов, находятся на разных участках молекул этих белков. В настоящее время известно пять основных классов иммуноглобулинов человека: IgA, IgM, IgG, IgE и IgD.

Легкие цепи (L-цепи) представлены двумя типами: лямбда (К) и каппа (к), а тяжелые (Н-цепи) - пятью: альфа (а), мю (μ), гамма (у), дельта (8) и эпсилон (е). Тяжелые цепи определяют класс иммуноглобулинов - А, М, G, D, и Е.

Fab – специфический участок, антигенсвязывающий фрагмент; Fc – неспецифический участок, функционально активная часть молекулы Ig: фиксация на мембранах клеток, связывание комплемента, проникновение через мембраны.

Легкие цепи имеют молекулярную массу приблизительно 2,3*104 D и состоят примерно из 200 аминокислотных остатков. Отдельно взятая молекула иммуноглобулина любого класса может содержать идентичные либо каппа-, либо лямбда- цепи, но никогда – обе. Тяжелые цепи имеют молекулярную массу приблизительно вдвое большую (0,005 – 7*104 D) и состоят примерно из 400 аминокислотных остатков.

Как видно из рис. 5, молекулы иммуноглобулинов состоят из двух видов фрагментов: Fab (fragment antigen binding, англ.) – антигенсвязывающего и Fc (fragment crystalline, англ.) – кристаллизующегося. Если на молекулу IgG воздействовать папаином, она распадется на три фрагмента: два Fab-фрагмента и один Fc-фрагмент. Область, в которой соединяются Fab- и Fc-фрагменты молекул иммуноглобулинов, называется шарнирной. За счет шарнирной области субъединицы молекул иммуноглобулинов (цепи) обладают способностью к вращению по отношению друг к другу, что обусловливает гибкость молекул иммуноглобулинов.

По первичной структуре тяжелых цепей Ig делятся на подклассы. У человека обнаружено четыре подкласса IgG и два подкласса IgM и IgA. У каждого человека одновременно могут присутствовать все классы и подклассы Ig, что само по себе уже обусловливает гетерогенность всей популяции Ig, не касающейся, однако, их специфичности к антигенам.

В то же время между L- и Н-цепями есть определенное сходство, очень важное для всего комплекса иммунологических реакций: обе они имеют вариабельную и константную область. Вариабельная область Ig состоит из легких и тяжелых цепей, различна для разных Ig, и именно она отвечает за специфичность Ig в отношении определенного антигена. Принадлежность Ig к тому или иному классу не влияет на их специфичность к антигенам, но степень специфичности различна у разных классов Ig: наиболее специфичны IgG, менее IgA и еще меньше IgM.

После соединения с антигеном и образования иммунного комплекса (ИК) молекула Ig со-храняет достаточно выраженную активность за счет второго, неспецифического, участка молекулы – Fc. Fc-константная область молекулы Ig состоит только из тяжелых цепей, не имеет отношения к специфичности, но обусловливает ряд важных биологических свойств Ig, получивших название эффекторных.

Сложная и многогранная роль Ig, их функциональная неоднозначность еще раз заставляют обратить внимание на особенности их синтеза. Как указывалось выше, синтез иммуноглобулинов, осуществляемый В-лимфоцитами, напрямую с действием какого-либо антигена не связан. Так, в организме еще до появления того или иного антигена существуют клоны В-лимфоцитов, которые способны продуцировать разнообразные по специфичности Ig. Синтез Ig происходит постоянно и в определенной степени не зависит от действия конкретного антигена.

При расщеплении молекул иммуноглобулина пепсином образуются два фрагмента: F(ab)2 и Fc. Двухвалентный F(аb)2-фрагмент вследствие своей двухковалентности действует как полное антитело и обладает способностью преципитировать или агглютинировать специфические антигены.

Специфичность антител обусловлена первичной последовательностью расположения аминокислот в вариабельной области Fab-фрагмента, которая, собственно, и обеспечивает связь с антигеном и поэтому считается активным центром молекулы Ig. Зоны повышенной изменчивости аминокислот в вариабельных областях тяжелых и легких цепей названы гипервариабельными участками (“горячие точки”) (см. рис. 5). Считается, что этим обеспечивается разнообразие спектра специфичности антител.

В Fc-фрагменте молекул Ig расположены центры, ответственные за их разнообразные биологические функции:

фиксацию на лимфоцитах и фагоцитах;
связывание первого компонента системы комплемента;
транспорт через плаценту и другие биологические мембраны. Способность Ig связываться с антигенами характеризуется следующими их свойствами: авидностью и афинностью (или аффинитетом).

Прочность связи антитела с соответствующим антигеном называется авидностью. Авидность (жадность) антител в процессе иммунного ответа меняется и зависит от их валентности. В свою очередь, валентность антител зависит от числа их активных центров. Так, например, молекула IgG двухвалентна, a IgM – десятивалентна. Антитела с двумя валентностями более полноценно связывают антиген, в отличие от моновалентных антител (неполных или блокирующих), которые не способны самостоятельно вызвать агглютинацию или преципитацию антигенов.

Точность совпадения (сродства) пространственной конфигурации активного центра иммуноглобулина с конфигурацией антигенной детерминанты обозначается термином “аффинитет”, или “аффинность антитела”. Ее определяют как сумму межмолекулярных сил притяжения и отталкивания, возникающих при взаимодействии антигенсвязывающего центра антител и антигенной детерминанты. Аффинность антител в процессе иммунизации нарастает и обеспечивает более полную связь с антигеном.

Таким образом, прочность связи антител зависит как от аффинности, так и от валентности, приходящейся в среднем на од н у молекулу имм уноглобул инов. При равной аффинности ави дность IgM будет больше, чем IgG, поскольку молекула IgM десятивалентна, a IgG – двухвалентна. Разнообразие иммуноглобулинов вытекает из особенности их структуры. Иммуноглобулины имеют изотипические, аллотипические и идиотипические характеристики.

Изотипы отражают классоспецифические особенности иммуноглобулина данного биологического вида. Изотипические различия иммуноглобулинов обусловлены структурой тяжелых цепей, что как уже говорилось, позволяет выделить пять классов иммуноглобулинов разных изотипов: М, G, А, Е и D.

Читайте также: