Антитела (иммуноглобулины)

Антитела — это белки, которые   синтезируются иммунной системой организма в ответ на проникновение  чужого, антигенов. Их задача – опознать и специфически связать антиген. Антигены — это  бактерии, грибы, паразиты, простейшие  и вирусы. В иммунной системе антитела называют гуморальными факторами  адаптивного или приобретенного иммунитета. По своим свойствам антитела относятся к глобулинам. Глобулины, имеющие свойства антител, называют иммуноглобулинами.

В организме человека антитела находятся в двух  физических формах – растворимой (кровь, тканевая жидкость, секреты) и  связанной с  наружной   мембраной  В-лимфоцитов. На  мембране  В лимфоцитов антитела выполняют функцию В клеточного рецептора, потому их называют рецепторные иммуноглобулины.

Рецепторные иммуноглобулины  дают возможность  В клеткам

  • обнаруживать и связывать  антигены в   попавшие в организм
  • этот тип иммуноглобулинов обеспечивает связь внеклеточного пространства с внутриклеточными сигнальными путями, управляющими пролиферацией и дифференцировкой В  клеток в секретирующие антитела плазматические клетки.

Растворимые антитела — продукт секреции плазматических клеток и выполняют следующие функции:

  • нейтрализуют антиген,
  • мобилизуют эффекторные клетки иммунной системы — клетки уничтожения чужого,
  • связывают и активируют систему комплемента — систему белков врожденного иммунитета.

Иммуноглобулины — это бифункциональные  белки. С одной стороны они взаимодействуют с небольшим количеством специализированные молекул — с Fc-рецепторами на клетках иммунной системы, белками комплемента и молекулами, инициирующими внутриклеточную сигнализацию. С другой стороны,   они  распознают бесконечное множество антигенных структур (детерминант).

Молекулы как рецепторных, так и растворимых  иммуноглобулинов,  имеют общую основную структуру, которая имеет  форму Y (рис.1). Эту структуру молекулы антител образуют две идентичные тяжелые цепи и две идентичные легкие цепи. N-концы легких и тяжелых цепей образуют  вариабельную (предельно разную) область антител, F(ab)2 фрагмент — красные структуры на рис.1. образуют антиген связывающий сайт. Эта часть молекулы уникальна   и называется детерминанта идиотипа (идиотип — класс иммуноглобулинов). У каждого человека 103 вариантов N-конца тяжелых и легких цепей образуют 106-107  вариантов антиген связующих сайтов. Особенности строения этой области обеспечивает  распознавание бесконечного множества антигенных детерминант   образования иммунных комплексов антиген-антитело (АГ-АТ).

Остальная часть легких и тяжелых цепей образуют константную область, Fc — фрагмент (синие структуры на рис.1). Эта область антител взаимодействует с ограниченным числом специализированных молекул  на клетках иммунной системы, только с теми, которые имеют рецептор к Fc -фрагменту  соответствующего класса иммуноглобулинов, и  мобилизует их на уничтожение и удаление антигена.

F(ab)2  область антител выполняет:

  • обнаружение антигена,
  • осаждение антигена,
  • блокирование  активных центров токсинов или патоген-ассоциированных молекул;
  • блокирование взаимодействия между молекулами клеток хозяина и патоген-ассоциированными молекулами возбудителя.

Но F(ab)2 не может:

  • обеспечить ассоциированные с клетками воспалительные и эффекторные функции,
  • обеспечить воспалительные и эффекторные функции комплемента,
  • вовлечь антигены  на путь  процессинга.  Эту функцию, она называется эффекторной,  выполняет  Fc- фрагмент  антител..

Различают всего два варианта строения  легких цепей иммуноглобулинов: каппа (κ) и лямбда (λ). В состав молекулы  иммуноглобулинов входят либо лямбда, либо каппа. Структура тяжелых цепей  антител имеет пять вариантов: µ,γ,α, ε и δ. В соответствии со структурой тяжелой цепи различают 5 классов иммуноглобулинов: IgM, IgG, IgA, IgE и IgD.

Классы иммуноглобулинов и их функция

Молекула IgM является старейшим классом иммуноглобулинов. Это большая молекула, состоящий из пяти основных единиц вместе J-цепью. Основная роль IgM —  внутрисосудистая нейтрализация организмов, особенно вирусов. Эта важная физиологическая роль определяется тем, что IgM содержит пять сайтов связывания комплемента, что приводит к  мощной активации системы комплемента.Эта активация (опсонизация) обеспечивает  удаление  комплексов антиген-антитело  путем фагоцитоза через рецепторы комплемента  на фагоцитирующих клетках или комплементарный лизис патогенов.  Однако, в отличие от молекулы IgG, IgM имеет относительно низкуюсвязь со специфическим  антигеном. Во-вторых, из-за его размера он обычно не проникают в ткани.

Напротив, IgG представляет собой меньшую молекулу, которая легко проникает в ткани. IgG представлены четырьмя основными  подклассами: IgG1 и IgG3 активирует комплемент и эффективно удаляют большинство белковых антигенов,  включая удаление микроорганизмов фагоцитирующими клетками. Напротив, IgG2 и IgG4 реагируют в основном с углеводными антигенами и относительно слабые опсонины. IgG — единственная молекула, которая пересекает плаценту и обеспечивает специфическую иммунную защиту  новорожденных (защитные антитела).

Основной иммуноглобулинов слизистой оболочки  IgA, состоит из двух базовых единиц, соединенных J цепь. Добавление секреторной молекулы предотвращает переваривание  IgA2 (sIgA) ферментами в слизистой и  в кишечнике. Таким образом, IgA2 является основной молекулой IgA в секретах и весьма эффективен в нейтрализации антигенов,которые проникают через эти слизистые пути. IgA1, основная молекула IgA в сыворотке, однако, подвержена инактивации  сывороточными протеазами и, следовательно, менее активна для защита. В настоящее время   функция IgA1 неясна.

IgD синтезируется антиген-чувствительным B-клетками и участвует в активации этих клеток антигеном.  IgE продуцируются плазматическими клетками, они  связывается со специфическими IgE-рецепторами на большинстве клеток и базофилов. Эта молекула   играет чрезвычайно важную роль в аллергических реакциях и изгнании кишечных паразитов, что достигается за счет увеличения сосудистой проницаемости и индуцирования   факторов хемотаксиса после дегрануляции тучных клеток. Исключительная способность генерировать большое количество молекул антител,  иммунная система распознает все патогены, включая прошлые, настоящие и будущие.

Антигенсвязывающие сайты мембранных иммуноглобулинов  В-клеток (рецепторы В-клеток) распознают не весь антиген, а определенные участки молекулы антигена, эпитопы или антигенные детерминанты с помощью конкретного домена вариабельных участков тяжелых (VH) и легких (VL)  цепей. В -клетка активируется и подвергается пролиферации и дифференцировке. Последующее потомство этой В-клетки будет производить тот же домен VH или VL. Последовательность событий выглядит следующим образом: изначально B-клетка производит внутриклеточный антиген специфический IgM, который связан с поверхностью клетки. В-клетка теперь реагирует с антигеном  и подвергается воздействию данного антигена.  В-клетка начинает продуцировать изотип  или класс иммуноглобулинов и начинает делиться, и все потомство  (клон) будет производить  идентичные молекулы иммуноглобулина, специфически связывающиеся со своим антигеном. Эти В-клетки позже созревают либо в  плазматические клетки, либо в  В-клетки.долговременной памяти. Таким образом, антиген  структура его поверхностных доменов (эпитопов) отбирает  В-лимфоциты с комплементарными рецепторами, которые в конечном счете будут синтезировать антиген-специфические антитела, антитела к тому или иному патогену,  белки которого индуцировали иммунный ответ.  При первичной встрече с антигеном  первыми синтезируются антиген-специфические IgM, через 7 -10 дней в сыворотке определяются антиген специфические  IgG. При повторном инфицировании тотчас включаются  В-клетки памяти и синтезируются антиген-специфические IgG.