Антитела (иммуноглобулины, Ig)

Альтернативные названия: Ig, иммуноглобулин

Антитело (AT) или иммуноглобулин (Ig) — это защитный белок, продуцируемый иммунной системой в ответ на присутствие постороннего вещества, называемого антиген (Ag). Как белки антитела относятся  глобулинам, функции в иммунитете позволяют называть их иммуноглобулинами и обозначать как Ig. Антитела распознают и связываются с антигенами, чтобы удалить их из организма. Организм рассматривает широкий спектр веществ как Ag, в том числе болезнетворные организмы и токсичные материалы, такие как яд насекомых.

Антиген классически определяются как любое чужеродное вещество, которое вызывает иммунный ответ. Антигены также называют иммуногенами. Конкретная область на антигене, которую   распознает и связывает AT, называется эпитопом или антигенной детерминантой.

Образование антител В-клетками

Когда патоген (Ag) проникает в организм, иммунная система может распознать его   как чужое потому, что молекулы на поверхности Ag отличаются от тех, которые присущи организму. Чтобы избавиться от захватчика, иммунная система имеет ряда механизмов, включая одно из наиболее важных — AT. Антитела синтезируются специализированными лейкоцитами, называемыми В-лимфоцитами (или В-клетками). Когда Ag связывается с поверхностью B-клетки, он стимулирует B-клетку к делению и созреванию в группу идентичных клеток, называемую клоном. Зрелые В-клетки  называют плазматическими клетками,  они поселяются на месяц в костном мозге и выделяют миллионы антиген-специфических  антител в кровоток и лимфатическую систему.

При циркуляции  в крови и лимфе  AT  атакуют и нейтрализуют  те антигены, которые идентичны тем, которые инициировали их образование. Антитела атакуют антигены путем связывания с ними.

• Связывание AT с токсином, например, может нейтрализовать яд просто путем изменения его химического состава; такие AT называются антитоксины.
• Присоединяясь к некоторым проникшим в организм микробам, AT  могут лишать их подвижности или препятствовать проникновению в клетки   организма.
• В других случаях AT, покрывающие Ag, включает в действие химическую цепную реакцию активации комплемента -систему представленную   рядом белков, циркулирующих в крови. Реакция комплемента может либо вызвать лизис (разрыв) вторгшегося микроба, или  привлекать клетки-поглотители микробов (фагоциты), которые поглощают или фагоцитируют захватчика.

Как долго В-клетки синтезируют антитела

Включенный синтез АТ против определенного антигена (антиген специфические антитела)  продолжается в течение нескольких дней, пока не удаляются все молекулы Ag. Антитела остаются в обращении в течение нескольких месяцев, обеспечивая расширенный иммунитет против этого конкретного возбудителя,  его молекул, распознанных  рецепторами В-лимфоцитов. На поверхности В-клеток содержатся рецепторы к Ag — рецепторные  антитела или мембранные иммуноглобулины, которые не секретируется. Все мембранные иммуноглобулины (рецепторы В-клеток),  конкретной В-клетки, идентичны, но рецепторы, расположенные на других В-клетках, отличны. Хотя их общая структура — это АТ, встроенное в мембрану, вариация лежит в области, которая взаимодействует с антигеном — антиген связывающим   сайтом, паратопом. Это структурное различие среди антиген связывающих сайтов позволяет различным В-клеткам распознавать различные Ag. Рецептор антигена фактически  распознает не весь Ag; вместо этого он связывается только с частью поверхности Ag,  эпитопом.

Что такое эпитоп

Эпитоп (антигенная детерминанта) — это небольшой участок на поверхности антигена, который распознается антителом. Обычно эпитоп образуют от одного до шести сахаров или аминокислот.  Участок антитела, который распознает эпитоп, называют паратоп.

Антигены — сложные молекулы, содержат несколько антигенных детерминат, каждая из которых распознаётся В-клетками, рецепторные антитела которых комплементарны одной антигенной детерминанте. Так, если антигена имеет 6 эпитопов, то его распознают  6 вариантов  В-клеток, каждый  вариант образует клон, который синтезирует антитела к распознанному эпитопу, а иммунный В-клеточный ответ будет поликлональным, и синтезированные АТ — поликлональными.  Поликлональный иммунный ответ — это норма.  Антитела к одной единственной антигенной детерминанте сложного антигена называются моноклональными. Моноклональные антитела получают с использованием специальной гибридомной технологии.

Связывание между рецептором и эпитопом происходит только в том случае, если их структуры являются взаимодополняющими, комплементарными. Если   эпитоп и рецептор подходят друг к другу  как рука и перчатка, включается цепь реакций, необходимых для активации синтеза AT В клетками.  Каждая молекула антитела по существу идентична мембранному иммуноглобулину В-клетки, которая его продуцировала. Основная структура этих белков состоит из двух пар полипептидных цепей (длины аминокислот, связанных пептидными связями), которые образуют гибкую форму Y. Стебель Y состоит из одного конца каждой из двух одинаковых тяжелых цепей, в то время как каждая рука состоит из оставшейся части тяжелой цепи плюс меньший белок, называемый легкой цепью. Две легкие цепи также идентичны. В определенных классах антител стебель и нижняя часть плеч довольно похожи и поэтому называются константной областью. Кончики рук, однако, сильно варьируются в последовательности. Именно эти концы связывают антиген. Таким образом, каждое АТ имеет два идентичных антигенсвязывающих участка, по одному в конце каждого плеча.

Классы антител

АТ группируются в пять классов по структуре их константной (неизменной, постоянной) области. Каждый класс обозначается буквой, прикрепленной к аббревиатуре слова «иммуноглобулин»: IgG, IgM, IgA, IgD и IgE. Классы AT отличаются не только их постоянной областью, но и «местом  работы». Например, IgG, наиболее распространенное AT, присутствует в основном в крови и тканевых жидкостях, в то время как IgA встречается в слизистых оболочках  дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта.

Человеческие IgG состоят из четырех подклассов (изотипов), которые нумеруются в порядке их концентрации в сыворотке (IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4). Четыре подкласса имеют от 90 до 95% идентичности друг с другом в константной области.   IgG  пересекают плаценту и обеспечивают защиту плода.

IgG-содержащие комплексы антиген-антитело прикрепляются к Fc рецепторам на В-клетках и ингибируют её функцию.

АТ, которые получают из сыворотки крови ранее инфицированных конкретным антигеном людей или животных, называют антисыворотки. Их  вводят как антисыворотку другому человеку, чтобы обеспечить немедленную, пассивную иммунизацию против быстродействующих токсинов или микробов, например, при укусах змеи или столбнячной инфекции.

Функции антител

• IgG обеспечивает долгосрочную защиту, поскольку они сохраняется в течение нескольких месяцев и лет после появления антигена, который вызвал их образование.
• IgG защищает от бактерий, вирусов, нейтрализует бактериальные токсины, запускает систему комплемента и связывает антигены для повышения эффективности фагоцитоза.
• Основная функция IgA заключается в связывании антигенов на микробах, прежде чем они вторгаются в ткани. IgA  «склеивают» микробы и удерживают их в секретах слизистых. Выделение секретов  (дыхательные пути, половые, желудочно-кишечный тракт)  — это и освобождение от  микробов..
• IgA также являются первой  линией защиты для поверхности слизистой оболочки кишечника, носа и легких.
• IgM участвует распознавании  антигенов группы крови ABO на поверхности эритроцитов.
• IgM усиливает поглощение клеток фагоцитами.
• IgE связываются с тучными клетками и базофилами, которые участвуют в иммунном ответе.
• Некоторые ученые считают, что целью IgE является противопаразитарная защита
• IgD присутствуют на поверхности В-клеток и играет роль в индукции продуцирования антител.