Классы и типы иммуноглобулинов. Иммуноглобулины

Иммуноглобулины по структуре, антигенным и иммунобио­логическим свойствам разделяются на пять классов: IgM, IgG, IgA, IgE, IgD.

Иммуноглобулин класса G . Изотип G состав­ляет основную массу Ig сыворотки крови. На его долю приходится 70-80 % всех сывороточ­ных Ig, при этом 50 % содержится в тканевой жидкости. Среднее содержание IgG в сыворот­ке крови здорового взрослого человека 12 г/л. Период полураспада IgG - 21 день.

IgG - мономер, имеет 2 антигенсвязывающих центра (может одновременно свя­зать 2 молекулы антигена, следовательно, его валентность равна 2), молекулярную массу около 160 кДа и константу седиментации 7S. Различают подтипы Gl, G2, G3 и G4. Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами и плазматическими клетками. Хорошо опре­деляется в сыворотке крови на пике первич­ного и при вторичном иммунном ответе.

Обладает высокой аффинностью. IgGl и IgG3 связывают комплемент, причем G3 ак­тивнее, чем Gl. IgG4, подобно IgE, обладает цитофильностью (тропностью, или сродс­твом, к тучным клеткам и базофилам) и участ­вует в развитии аллергической реакции I типа. В иммунодиагностических реакциях IgG может проявлять себя как не­полное антитело.

Легко проходит через плацентарный барь­ер и обеспечивает гуморальный иммунитет новорожденного в первые 3-4 месяца жизни. Способен также выделяться в секрет слизис­тых, в том числе в молоко путем диффузии.

IgG обеспечивает нейтрализацию, опсонизацию и маркирование антигена, осуществля­ет запуск комплемент-опосредованного цито­лиза и антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности.

Иммуноглобулин класса М. Наиболее круп­ная молекула из всех Ig. Это пентамер, кото­рый имеет 10 антигенсвязывающих центров, т. е. его валентность равна 10. Молекулярная масса его около 900 кДа, константа седи­ментации 19S. Различают подтипы Ml и М2. Тяжелые цепи молекулы IgM в отличие от других изотипов построены из 5 доменов. Период полураспада IgM - 5 дней.

На его долю приходится около 5-10 % всех сывороточных Ig. Среднее содержание IgM в сыворотке крови здорового взрослого человека составляет около 1 г/л. Этот уровень у человека достигается уже к 2-4-летнему возрасту.

IgM филогенетически - наиболее древний иммуноглобулин. Синтезируется предшест­венниками и зрелыми В-лимфоцитами. Образуется в начале первичного иммунного ответа, также первым начинает синтезиро­ваться в организме новорожденного - опре­деляется уже на 20-й неделе внутриутробного развития.

Обладает высокой авидностью, наиболее эффективный активатор комплемента по клас­сическому пути. Участвует в формировании сывороточного и секреторного гуморального иммунитета. Являясь полимерной молекулой, содержащей J-цепь, может образовывать сек­реторную форму и выделяться в секрет сли­зистых, в том числе в молоко. Большая часть нормальных антител и изоагглютининов относится к IgM.

Не проходит через плаценту. Обнаружение специфических антител изотипа М в сыво­ротке крови новорожденного указывает на бывшую внутриутробную инфекцию или де­фект плаценты.

IgM обеспечивает нейтрализацию, опсонизацию и маркирование антигена, осуществля­ет запуск комплемент-опосредованного цито­лиза и антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности.

Иммуноглобулин класса А. Существует в сы­вороточной и секреторной формах. Около 60 % всех IgA содержится в секретах слизистых.

Сывороточный IgA: На его долю прихо­дится около 10-15% всех сывороточных Ig. В сыворотке крови здорового взрослого чело­века содержится около 2,5 г/л IgA, максимум достигается к 10-летнему возрасту. Период полураспада IgA - 6 дней.

IgA - мономер, имеет 2 антигенсвязывающих центра (т. е. 2-валентный), молекуляр­ную массу около 170 кДа и константу седи­ментации 7S. Различают подтипы А1 и А2. Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами и плазматическими клетками. Хорошо опре­деляется в сыворотке крови на пике первич­ного и при вторичном иммунном ответе.

Обладает высокой аффинностью. Может быть неполным антителом. Не связывает комплемент. Не проходит через плацентар­ный барьер.

IgA обеспечивает нейтрализацию, опсони-зацию и маркирование антигена, осуществля­ет запуск антителозависимой клеточно-опос-редованной цитотоксичности.

Секреторный IgA: В отличие от сывороточ­ного, секреторный sIgA существует в полимерной форме в виде ди- или тримера (4- или 6-валентный) и содержит J- и S-пeптиды. Молекулярная масса 350 кДа и выше, константа седиментации 13S и выше.

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами и их по­томками - плазматическими клетками со­ответствующей специализации только в пре­делах слизистых и выделяется в их секреты. Объем продукции может достигать 5 г в сутки. Пул slgA считается самым многочисленным в организме - его количество превышает суммарное содержание IgM и IgG. В сыворотке крови не обнаруживается.

Секреторная форма IgA - основной фак­тор специфического гуморального местного иммунитета слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы и респираторного тракта. Благодаря S-цепи он устойчив к действию протеаз. slgA не активи­рует комплемент, но эффективно связывается с антигенами и нейтрализует их. Он препятс­твует адгезии микробов на эпителиальных клетках и генерализации инфекции в преде­лах слизистых.

Иммуноглобулин класса Е. Называют так­же реагином. Содержание в сыворотке крови крайне невысоко - примерно 0,00025 г/л. Обнаружение требует применения специаль­ных высокочувствительных методов диагнос­тики. Молекулярная масса - около 190 кДа, константа седиментации - примерно 8S, мо­номер. На его долю приходится около 0,002 % всех циркулирующих Ig. Этот уровень дости­гается к 10-15 годам жизни.

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами и плазматическими клетками преиму­щественно в лимфоидной ткани бронхолегочного дерева и ЖКТ.

Не связывает комплемент. Не проходит че­рез плацентарный барьер. Обладает выражен­ной цитофильностью - тропностью к тучным клеткам и базофилам. Участвует в развитии гиперчувствительности немедленного типа - реакция I типа.

Иммуноглобулин класса D. Сведений об Ig данного изотипа не так много. Практически полностью содержится в сыворотке крови в концентрации около 0,03 г/л (около 0,2 % от общего числа циркулирующих Ig). IgD имеет молекулярную массу 160 кДа и константу се­диментации 7S, мономер.

Не связывает комплемент. Не проходит че­рез плацентарный барьер. Является рецепто­ром предшественников В-лимфоцитов.

54. Антигены: определение, основные свойства. Антигены бактериальной
клетки.

Антиген – это биополимер органической природы, генетически чужеродный для макроорганизма, который при попадании в последний распознаётся его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение.

Антигены обладают рядом характерных свойств: антигенностью, специфичностью и иммуногенностью.

Антигенность . Под антигенностью понимают потенциаль­ную способность молекулы антигена акти­вировать компоненты иммунной системы и специфически взаимодействовать с фактора­ми иммунитета (антитела, клон эффекторных лимфоцитов). Иными словами, антиген дол­жен выступать специфическим раздражителем по отношению к иммунокомпетентным клет­кам. При этом взаимодействие компоненты иммунной системы происходит не со всей молекулой одновременно, а только с ее не­большим участком, который получил название «антигенная детерминанта», или «эпитоп».

Чужеродность является обязательным усло­вием для реализации антигенности. По этому критерию система приобретенного иммунитета дифференцирует потенциально опасные объ­екты биологического мира, синтезированные с чужеродной генетической матрицы. Понятие «чужеродность» относительное, так как имму-нокомпетентные клетки не способны напря­мую анализировать чужеродный генетический код. Они воспринимают лишь опосредованную информацию, которая, как в зеркале, отражена в молекулярной структуре вещества.

Иммуногенность - потенциальная способ­ность антигена вызывать по отношению к себе в макроорганизме специфическую за­щитную реакцию. Степень иммуногенности зависит от ряда факторов, которые можно объединить в три группы: 1. Молекулярные особенности антигена; 2. Клиренс антигена в организме; 3. Реактивность макроорганизма.

К первой группе факторов отнесены природа, химический состав, молекулярный вес, струк­тура и некоторые другие характеристики.

Иммуногенность в значительной степени за­висит от природы антигена. Важна также оптическая изомерия аминокислот, составляющих молекулу белка. Большое значение имеет размер и молекулярная масса антигена. На степень иммуногенности также оказыва­ет влияние пространственная структура анти­гена. Оказалась также существенной стерическая стабильность молекулы антигена. Еще одним важным условием иммуно­генности является растворимость антигена.

Вторая группа факторов связана с динамикой поступления антигена в организм и его выведе­ния. Так, хорошо известна зависимость иммуногенности антигена от способа его введения. На иммунный ответ влияет количество пос­тупающего антигена: чем его больше, тем более выражен иммунный ответ.

Третья группа объединяет факторы , опреде­ляющие зависимость иммуногенности от со­стояния макроорганизма. В этой связи на пер­вый план выступают наследственные факторы.

Специфичностью называют способность ан­тигена индуцировать иммунный ответ к строго определенному эпитопу. Это свойство обуслов­лено особенностями формирования иммунно­го ответа - необходима комплементарность рецепторного аппарата иммунокомпетентных клеток к конкретной антигенной детерминанте. Поэтому специфичность антигена во многом определяется свойствами составляющих его эпитопов. Однако при этом следует учитывать условность границ эпитопов, их структурное разнообразие и гетерогенность клонов антигенреактивных лимфоцитовой специфичности. В результате этого организм на антигенное раз­дражение всегда отвечает поликлональными им­мунным ответом.

Антиге­ны бактериальной клетки. В структуре бактериальной клетки разли­чают жгутиковые, соматические, капсульные и некоторые другие антигены. Жгутиковые, или Н-антигены, локализуют­ся в локомоторном аппарате бактерий - их жгутиках. Они представляют собой эпитопы сократительного белка флагеллина. При на­гревании флагеллин денатурирует, и Н-антиген теряет свою специфичность. Фенол не действует на этот антиген.

Соматический, или О-антиген, связан с клеточной стенкой бактерий. Его основу со­ставляют ЛПС. О-антиген проявляет термос­табильные свойства - он не разрушается при длительном кипячении. Однако соматичес­кий антиген подвержен действию альдегидов (например, формалина) и спиртов, которые нарушают его структуру.

Капсулъные, или К-антигены, располагаются на поверхности клеточной стенки. Встречаются у бактерий, образующих капсулу. Как правило, К-антигены состоят из кислых полисахаридов (уроновые кислоты). В то же время у бациллы сибирской язвы этот антиген построен из по­липептидных цепей. По чувствительности к нагреванию различают три типа К-антигена: А, В, и L. Наибольшая термостабильность ха­рактерна для типа А, он не денатурирует даже при длительном кипячении. Тип В выдержи­вает непродолжительное нагревание (около 1 часа) до 60 "С. Тип L быстро разрушается при этой температуре. Поэтому частичное удале­ние К-антигена возможно путем длительного кипячения бактериальной культуры.

На поверхности возбудителя брюшного ти­фа и других энтеробактерий, которые облада­ют высокой вирулентностью, можно обнару­жить особый вариант капсульного антигена. Он получил название антигена вирулентнос­ти, или Vi-антигена. Обнаружение этого ан­тигена или специфичных к нему антител име­ет большое диагностическое значение.

Антигенными свойствами обладают также бактериальные белковые токсины, ферменты и некоторые другие белки, которые секретируются бактериями в окружающую среду (на­пример, туберкулин). При взаимодействии со специфическими антителами токсины, фер­менты и другие биологически активные моле­кулы бактериального происхождения теряют свою активность. Столбнячный, дифтерий­ный и ботулинический токсины относятся к числу сильных полноценных антигенов, поэ­тому их используют для получения анатокси­нов для вакцинации людей.

В антигенном составе некоторых бактерий выделяется группа антигенов с сильно выра­женной иммуногенностью, чья биологическая активность играет ключевую роль в формиро­вании патогенности возбудителя. Связывание таких антигенов специфическими антителами практически полностью инактивирует виру­лентные свойства микроорганизма и обеспечи­вает иммунитет к нему. Описываемые антиге­ны получили название протективных . Впервые протективный антиген был обнаружен в гнойном отделяемом карбункула, вызванного ба­циллой сибирской язвы. Это вещество являет­ся субъединицей белкового токсина, которая ответственна за активацию других, собственно вирулентных субъединиц - так называемого отечного и летального факторов.

55. Антителообразование: первичный и вторичный ответ.

Способность к образованию ан­тител появляется во внутриутробном периоде у 20-недельного эмбриона; после рождения начинается собственная продукция иммуноглобулинов, которая увеличивается до наступления зре­лого возраста и несколько снижается к старости. Динамика об­разования антител имеет различный характер в зависимости от силы антигенного воздействия (дозы антигена), частоты воздействия антигена, состояния организма и его иммунной системы. При первичном и повторном введении антигена динамика антителообразования также различна и протекает в несколько ста­дий. Выделяют латентную, логарифмическую, стацио­нарную фазу и фазу снижения.

В латентной фазе происходят переработка и представление антигена иммунокомпетентным клеткам, размножение клона клеток, специализированного на выработку антител к данному антигену, начинается синтез ан­тител. В этот период антитела в крови не обнаруживаются.

Во время логарифмической фазы синтезированные антитела высво­бождаются из плазмоцитов и поступают в лимфу и кровь.

В ста­ционарной фазе количество антител достигает максимума и ста­билизируется, затем наступает фаза снижения уровня антител. При первичном введении антигена (первичный иммунный от­вет) латентная фаза составляет 3-5 сут, логарифмическая - 7- 15 сут, стационарная - 15-30 сут и фаза снижения - 1-6 мес и более. Особенностью первичного иммунного ответа является то, что первоначально синтезируется IgM, а затем IgG.

В отличие от первичного иммунного ответа при вторичном введении антигена (вторичный иммунный ответ) латентный период укорочен до нескольких часов или 1-2 сут, логарифми­ческая фаза характеризуется быстрым нарастанием и значитель­но более высоким уровнем антител, который в последующих фазах длительно удерживается и медленно, иногда в течение не­скольких лет, снижается. При вторичном иммунном ответе в отличие от первичного синтезируются главным образом IgG.

Такое различие динамики антителообразования при первич­ном и вторичном иммунном ответе объясняется тем, что после первичного введения антигена в иммунной системе формирует­ся клон лимфоцитов, несущих иммунологическую память о данном антигене. После повторной встречи с этим же антиге­ном клон лимфоцитов с иммунологической памятью быстро раз­множается и интенсивно включает процесс антителогенеза.

Очень быстрое и энергичное антителообразование при повтор­ной встрече с антигеном используется в практических целях при необходимости получения высоких титров антител при произ­водстве диагностических и лечебных сывороток от иммунизиро­ванных животных, а также для экстренного создания иммуни­тета при вакцинации.

Строение иммуноглобулинов

По своему химическому строению иммуноглобулины - это глико-протеиды.

По физико-химическим и антигенным свойствам иммуноглобули­ны делятся на классы: G, M , A, E, D .

Молекула иммуноглобулина G построена из 2 тяжелых (Н-цепей) и 2 легких полипептидных цепей (L-цепей).

Каждая полипептидная цепь состоит из вариабельной (V), ста­бильной (константной, С) и так называемой шарнирной частей.

Тяжелые цепи иммуноглобулинов разных классов построены из разных полипептидов (гамма-, мю-, альфа-, дельта-, эпсилон-пептидов) и потому являются разными антигенами.

Легкие цепи представлены 2 типами полипептидов - каппа- и лямбда-пептидами.

Вариабельные участки значительно короче константных участ­ков. Каждая пара легких и тяжелых полипептидных цепей в их С-частях, а также тяжелые цепи между собой связаны дисуль-фидными мостиками.

Ни тяжелые, ни легкие цепи свойствами антител (взаимодей­ствие с гаптенами) не обладают. При гидролизе папаином мо­лекула иммуноглобулина G распадается на 3 фрагмента - 2 Fab-фрагмента и F с -фрагмент.

Последний представляет собой остатки тяжелых цепей, их константные части. Он не обладает свойством антитела (не взаимодействует с антигеном), но обладает сродством к ком­плементу, способен фиксировать и активировать его. В связи с этим фрагмент и обозначается как F с -фрагмент (фрагмент комплемента). Этот же F с -фрагмент обеспечивает прохождение иммуноглобулинов G через гематоэнцефалический или плацен­тарный барьеры.

Два других фрагмента иммуноглобулина G представляют собой остатки тяжелой и легкой цепи с их вариабельными частями. Они идентичны друг другу и обладают свойством антител (взаимодействуют с антигеном), в связи с этим эти фрагменты и обозначаются как F ab ,-(фрагмент-антитело).

Поскольку ни тяжелые, ни легкие цепи не обладают свойством антитела, но оно выявляется у F а ь-фрагментов, очевидно, что за взаимодействие с антигеном ответственны именно вариа­бельные части тяжелых и легких цепей. Они формируют уни­кальную по строению и пространственной организации струк­туру - активный центр антитела. Каждый активный центр любого иммуноглобулина соответствует детерминантной груп­пе соответствующего антигена как «ключ замку.

Молекула иммуноглобулина G имеет 2 активных центра. По­скольку строение активных центров иммуноглобулинов одного

класса, но разной специфичности неодинаково, то эти молеку­лы (антитела одного класса, но разной специфичности) явля­ются разными антителами. Эти различия обозначаются как идиотипические различия иммуноглобулинов, или идиотипы.

Молекулы иммуноглобулинов других классов построены по тому же принципу, что и IgG, т. е. из мономеров, имеющих 2 тяже­лых и 2 легких цепи, но иммуноглобулины класса М являются пентамерами (построены из 5 таких мономеров), а иммуногло­булины класса А - димерами или тетрамерами.

Количество мономеров, входящих в состав молекулы того или иного класса иммуноглобулина, определяет ее молекулярную массу. Самые тяжелые - это IgM, самые легкие - IgG, вслед­ствие чего они и проходят через плаценту.

Очевидно также то, что иммуноглобулины разных классов имеют разное число активных центров: у IgG их 2, а у IgM - 10. В связи с этим они способны связать разное число молекул антигена, и скорость этого связывания будет различной.

Скорость связывания иммуноглобулинов с антигеном - это их авидность.

Прочность этой связи обозначают как аффинитет.

IgM высокоавидны, но низкоафинны, IgG - наоборот, низко-авидны, но высокоафинны.

Если в молекуле антитела функционирует лишь один актив­ный центр, она может связаться лишь с одной антигенной де-терминантой без последующего образования сетевой структуры комплексов антиген - антитело. Такие антитела называются неполными. Они не дают видимых на глаз реакций, но тормозят реакцию антигена с полными антителами.

Неполные антитела играют важную роль в развитии резус-конфликта, аутоиммунных заболеваний (коллагенозы) и др. и выявляются с помощью реакции Кумбса (антиглобулиновый тест).

Защитная роль иммуноглобулинов разных классов также не одинакова.

Иммуноглобулины класса Е (реагины) реализуют развитие ал­лергических реакций немедленного типа (гиперчувствитель­ность немедленного типа — ГНТ). К F аЬ -фрагментам фиксиро­ванных в тканях реагинов (F с -фрагмент связан с рецепторами тканевых базофилов) присоединяются поступающие в орга­низм аллергены (антигены), что приводит к освобождению биологически активных веществ, запускающих развитие аллер­гических реакций. При аллергических реакциях тканевые базо-филы повреждаются комплексом антиген - антитело и выде­ляют гранулы, содержащие гистамин и другие биологически активные вещества.

Иммуноглобулины класса А могут быть:

• сывороточными (синтезируются в плазматических клетках селе­зенки, лимфатических узлов, имеют мономерную и димерную структуру молекулы и составляют 80% содержащегося в сыво­ротке IgA);
• секреторными (синтезируются в лимфатических элементах сли­зистых оболочек).

Последние отличаются наличием секреторного компонента (бета-глобулина), присоединяющегося к молекуле иммуногло­булина при его прохождении через эпителиальные клетки сли­зистой.

Секреторные иммуноглобулины играют существенную роль в ме­стном иммунитете, препятствуя адгезии микроорганизмов на слизистых оболочках, стимулируют фагоцитоз и активируют комплемент, могут проникать в слюну, молозиво.

Иммуноглобулины класса М

первыми синтезируют в ответ на антигенное раздражение. Они способны связывать большое количество антигенов и играют важную роль в формировании антибактериального и антитоксического иммунитета. Большую часть сывороточных антител составляют иммуноглобу­лины класса G, на долю которых приходится до 80% всех им­муноглобулинов. Они образуются на высоте первичного и вто­ричного иммунного ответа и определяют напряженность имму­нитета против бактерий и вирусов. Кроме того, они способны проникать через плацентарный и гематоэнцефалический барьер.

Иммуноглобулины класса D

в отличие от иммуноглобулинов других классов, содержат N-ацетилгалактозоамин и неспособны фиксировать комплемент. Уровень IgD повышается при мие-ломной болезни и хронических воспалительных процессах.

1658 0

Изотипы

До сих пор описывались черты, общие для всех иммуноглобулиновых молекул, такие как конструкция из четырех цепей и структурные домены. В своем противостоянии агрессивным чужеродным субстанциям организм выработал ряд механизмов, каждый из которых основан на каком-то отдельном свойстве или функции молекулы иммуноглобулина.

Таким образом, когда специфичная молекула антитела соединяется со специфичным антигеном или патогеном, начинают действовать несколько разных эффекторных механизмов. Эти механизмы опосредованы различными классами (изотопами) иммуноглобулинов, каждый из которых может взаимодействовать с одним и тем же эпитопом, но при этом каждый может запускать отличную от других реакцию.

Данные отличия являются результатом структурных вариаций тяжелых цепей, создавших домены, определяющие разнообразие функций. Общий обзор свойств классов иммуноглобулинов представлен в табл. 4.2 и 4.3 и на рис. 4.7.

Таблица 4.2. Наиболее важные свойства изотипов иммуноглобулина

Свойство	Изотип
	IgG	IgA	IgM	IgD	IgE
Молекулярная масса	150000	160000 у мономера	900000	180000	200000
Дополнительные белковые компоненты	-	J и S	J	-	-
Примерная концентрация в сыворотке, мг/мл	12	1,8	1	0,00-0,04	0,00002
Доля всех Ig, %	80	13	6	0,2	0,002
Местонахождение	Примерно равное вне и внутри сосудов	Внутри сосудов и в секрете	В основном внутри сосудов	На поверхности лимфоцита	На тучных клетках, базофилах, в секрете слизистой оболочки носа и слюне
Период полураспада, сут	23	5,5	5,0	2,8	2,0
Прохождение через плаценту	+ +	-	-	-	-
Наличие в секрете	-	+ +	-	-	-
Наличие в молоке	+		От нуля до следов	-	-
Активация комплемента	+	-	+ + +	-	-
Связывание с Fc-рецепторами на макрофагах, NK- и ПМЯ-клетках	+ +
Относительная агглютинирующая способность	+	+ +	+ + +	-	-
Противовирусная активность	+ + +	+ + +	+	-	-
Антибактериальная активность	+ + +	(с лизоцимом)	+ + + (с комплементом)
Антитоксическая активность	+ + +	-	-	-	+ +
Аллергическая активность	-	-	-	-	+ +

Таблица 4.3. Важные различия среди подклассов IgG человека

Аллотипы

Другой формой вариаций в структуре иммуноглобулинов являются аллотипы. Эти вариации основаны на генетических различиях между индивидуумами и зависят от существования аллельных форм (аллотипов) одного и того же белка в результате присутствия разных форм одного и того же гена в данном локусе. В результате аллотипы тяжелой или легкой цепи, составляющие любой иммуноглобулин, могут присутствовать у одних представителей вида и отсутствовать у других. Подобная ситуация резко отличается от ситуаций с классами или подклассами иммуноглобулинов, которые присутствуют у всех представителей вида.

Рис. 4.7. Разные типы вариаций иммуноглобулинов

Аллотипические различия в известных локусах затрагивают только одну или две аминокислоты в константном участке цепи. За редким исключением наличие аллотипических различий у двух идентичных молекул иммуноглобулина обычно не влияет на связывание антигена, но служит важным маркером для анализа наследования по Менделю.

Некоторые известные аллотипические маркеры составляют группы на γ-цепи человеческого IgG (называемую Gm для маркеров IgG), κ-цепи (называемую Km) и α-цепи (называемую Am).

Аллотипические маркеры были обнаружены у иммуноглобулинов нескольких видов обычно при использовании антисыворотки, полученной путем иммунизации представителя данного вида антителами от другого представителя того же вида. Как и в отношении других аллельных систем, аллотипы наследуются как доминантные менделевские признаки. Гены, кодирующие эти маркеры, экспрессируются кодоминантно, и таким образом индивидуум может быть гомозиготным или гетерозиготным относительно данного маркера.

Идиотипы

Как мы убедились, антигенсвязывающий центр молекулы специфичного антитела состоит из уникальной комбинации аминокислот в вариабельных областях легкой и тяжелой цепей. Поскольку такая комбинация отсутствует у других молекул антител, она должна быть иммуногенной и способной стимулировать иммунологический ответ на самое себя у животного того же вида. Такой факт действительно обнаружили Ж.Оудин (J.Oudin) и Г. Кункель (Н. Kunkel), которые в начале 1960-х гг показали, что при экспериментальной иммунизации определенными антителами или миеломным белком можно получать антисыворотку, специфичную только по отношению к использованному антителу и ни к какому иному иммуноглобулину данного вида.

Такие антисыворотки содержат популяции антител, специфичных для нескольких эпитопов, называемых идиотопами. которые присутствуют в вариабельной области (тяжелой и легкой цепи) антител, использованных для иммунизации. Совокупность всех идиотопов на введенной молекуле антитела называется идиотипом. В некоторых случаях антиидиотипическая сыворотка предотвращает связывание антитела с его антигеном. В этом случае считается, что идиотипическая детерминанта располагается внутри или рядом с самим антигенсвязывающим центром.

Антиидиотипические сыворотки, которые не блокируют связывание антител с антигеном, вероятно, направлены против вариабельных детерминант на каркасном участке, вне антигенсвязывающего центра (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Два антиидиотипических антитела к AТ1. (А) Антиидиотипическое антитело, направленное против антигенсвязывающего центра АТ1, предотвращает связывание АТ1 с антигеном. (Б) Антиидиотипическое антитело связывается с каркасными участками АТ1, не предотвращая его связывания с антигеном

Основываясь на теоретических выкладках, можно наглядно представить, что антиидиотипическое антитело, связывающееся с антигенсвязывающим центром, комплементарным такому центру у идиотипа, напоминает эпитоп, который также комплементарен к антигенсвязывающему центру идиотипа. Таким образом, антиидиотип может представлять оттиск или внутренний образ условного эпитопа. Действительно, есть примеры иммунизации экспериментальных животных с использованием антиидиотипических внутренних образов в качестве иммуногенов.

Такие иммуногены приводят к появлению антител, способных реагировать с антигеном, несущим эпитоп, к которому направлен первоначальный идиотип. Появление таких антител индуцируется без какого-либо контакта иммунизированного животного с самим первоначальным (оригинальным) антигеном.

В некоторых случаях, особенно у инбредных животных, антиидиотипические антитела реагируют с несколькими различными антителами , направленными против одного и того же эпитопа и обладающими сходными идиотипами. Эти идиотипы называются общими или перекрестно реагирующими, и обычно данный термин определяет семейство антительных молекул.

В отличие от подобной ситуации сыворотка, которая реагирует только с одной определенной молекулой антитела, определяется как имеющая уникальный идиотип. Наличие идиотипических детерминант в молекулах иммуноглобулина может играть роль в контроле и модуляции иммунного ответа, как описывается в сетевой теории Н. Ерне (N. Jerne), хотя мнения по этому поводу противоречивы.

На рис. 4.9 представлены различные типы вариаций, отмечаемых среди иммуноглобулинов.

Рис. 4.9. Структуры основных классов секретируемых антител. Легкие цепи показаны зеленым цветом, а тяжелые -голубым. Оранжевые кружки показывают участки гликозилирования. Полимерные IgM и IgА содержат полипептид, называемый J-цепью. Представленная димерная молекула IgA содержит секреторный компонент (показан красным)

Отличия между константными областями в результате вовлечения различных генов константных областей тяжелых и легких цепей называют изотипами. Отличия, связанные с различными аллелями одного гена константной области, называют аллотипами. Наконец, внутри конкретного изотипа (например IgG) особенности в специфической реаранжировке VH- и VL-генов называют идиотипами.

Р.Койко, Д.Саншайн, Э.Бенджамини

У человека иммуноглобулины располагаются в секретах, которые вырабатываются при помощи слизистой оболочки, а точнее ее желез, в сыворотке крови и межтканевой жидкости. Благодаря этому обеспечивается полноценная защита человека от болезней, что также имеет название гуморальный иммунитет.

Ответ иммунитета на такое состояние бывает двух видов:

• специфический;
• неспецифический.

Поскольку многие не знают, иммуноглобулины – что это такое, то стоить помнить, что они дают специфический ответ организма, так как находят в нем, а затем уничтожают чужеродные бактерии. В организме людей образуются собственные антитела, которые противостоят вредным бактериям и вирусам. Однако они будут бороться только с одним возбудителем болезни.

В результате этого в организме образуется приобретенный иммунитет, который бывает двух видов:

1. Активный. Он может возникать благодаря антителам, которые появились в организме после перенесенной болезни. Также он образуется после постановки профилактической вакцины, когда в организм вводят ослабленные или уничтоженные бактерии, а также их видоизмененные токсины.
2. Пассивный. Данный иммунитет возникает у новорожденного малыша, который получил его от мамы внутриутробным способом или во время грудного вскармливания. Также он может появляться после проведенной вакцинации от конкретной болезни.

Иммунитет, который сформировался лишь в результате введения сыворотки в организм с составляющими иммуноглобулина, также называется искусственным. Тогда как иммунитет, который младенец получил от матери, называется естественным.

Как было сказано выше, иммуноглобулин – это защита пациента от различных болезней, поскольку он наделен несколькими важными свойствами:

• определяет чужеродные вещества в клетках и органах человека (к ним можно отнести микроорганизмы или их составляющие);
• образует новый иммунитет, связываясь с антигеном;
• уничтожает появившиеся иммунные комплексы;
• после перенесения заболеваний данный элемент остается в организме навсегда, что обеспечивает человеку отсутствие повторного заражения.

Кроме этого, такие вещества могут выполнять и иные функции. К примеру, в организме людей присутствуют антитела, которые обезвреживают «лишние» иммуноглобулины, которые были избыточно образованы. Из-за этих антител может происходить отторжение пересаженных органов. Именно поэтому, тем пациентам, которым была проведена операция по трансплантации, нужно постоянно принимать лекарственные средства, подавляющие иммунный ответ.

Стоит знать, что при некоторых аутоиммунных болезнях могут вырабатываться дефектные иммуноглобулины, которые атакуют ткани своего организма.

Тот, кто хочет разобраться, какие бывают классы иммуноглобулинов, должен знать, что все иммуноглобулины подразделяются на 5 классов - G, M, E, A и D, отличия которых заключаются в строении и функциональном предназначении:

1. Иммуноглобулин G(IgG). Этот элемент можно отнести к главному классу иммуноглобулинов, расположенных в сыворотке крови. Выделяется 4 подкласса данного вещества, которые могут работать отдельно друг от друга. Иммуноглобулин что показывает? Такой компонент оповещает о сбоях в работе организма, которые можно легко диагностировать при помощи анализа крови. Выработка этого компонента происходит через несколько дней после возникновения иммуноглобулина класса M и затем долгое время остается в человеческом организме, не допуская повторного заражения и уничтожая вредоносные токсические элементы. Благодаря своим небольшим размерам, этот иммуноглобулин беспрепятственно проникает в плодные оболочки, расположенные в организме будущей мамы, и защищает ребенка от вредного воздействия различных инфекций. Показателем нормы данного иммуноглобулина G является его содержание, которое составляет 75% от всего количества антител, находящихся в организме.
2. Иммуноглобулин М (IgM). Данный вид - это самый первый защитник, который вырабатывается сразу после попадания в него опасных бактерий. В отличие от IgG, иммуноглобулины класса М более крупные, поэтому в организме беременной женщины они не смогут проникать через оболочку к плоду – именно поэтому обнаружить их можно только в кровяном потоке. Норма таких антител должна составлять не более 10% от их общего количества.
3. Иммуноглобулин E (IgE). Компоненты этого класса достаточно трудно встретить в крови. Они появляются только при развитии аллергии, что образует «помощь» организму отвечать на воздействие аллергена. Также иммуноглобулин способен защищать человека от некоторых инфекций. Если нормальный уровень IgE повышен, это будет свидетельствовать о склонности пациента к аллергии и атопии.
4. Иммуноглобулин A (IgA). Основное свойство IgA – защита слизистой от воздействия микробов и чужеродных веществ. Он находится в секретах слез и слюны, а также, на слизистой оболочке мочеполовой и дыхательной системы. Концентрация IgA достигает не более 20%.
5. Иммуноглобулин D (IgD). Функции данного вещества до сих пор полностью не выяснены. Данный элемент находится в крови в минимальном количестве – всего 1%. В основном IgD применяется в лечебных составах, продающихся в аптеках.

Данные классы иммуноглобулинов помогают определить наличие патологии в организме и назначить своевременное лечение. Именно поэтому анализ крови на определение антител применяется для обследования состояния иммунитета, чтобы оценить состояние здоровья пациента и степень тяжести болезни.

Как было сказано выше, основной иммуноглобулин, отвечающий за образование у пациента аллергии, это IgE. После того, как организм начнет контактировать с аллергеном, произойдет выброс гистамина, серотонина и иных компонентов, что вызывает активное подавление воспалений, развивающихся в организме.

Наибольшее количество таких антител располагается на слизистой, расположенной в ЖКТ, дыхательных путях и на кожном покрове. Иммуноглобулин норма в сыворотке крови небольшая - она находится в диапазоне 30-240 мкг/л. При этом наибольшие показатели количества антител наблюдаются в конце весны (в мае), а самые низкие – в декабре.

IgE появляется в крови человека в минимальном количестве на 10-12 неделе в утробе матери. Затем, после рождения, количество вещества значительно увеличивается и продолжает расти вплоть до достижения 18-летнего возраста. В пожилом возрасте данные показатели начинают, наоборот, снижаться.

Резкое снижение или увеличение концентрации IgE гласит о некоторых заболеваниях человека, например:

• бронхиальная астма;
• дерматит;
• гельминтоз;
• экзема;
• поллиноз.

Важно: сдавать кровь на определение иммуноглобулина E рекомендуется и при развитии аллергии на лекарства или продукты. Кроме этого, данный анализ помогает определить наличие возможных наследственных болезней у детей, родственники которых страдают аллергией.

Стоит заметить: если показанный результат IgE у подростков и детей будет низким, причинами данного явления может стать развитие опухолей или же гипогаммаглобулинемия, которая развивается в организме еще до рождения.

Норма иммуноглобулина составляет:

• у новорожденных и детей до 3 месяцев – 0-2кЕ/л;
• в 3-6 месяцев показатели составляют 3-10 кЕ/л;
• до 12 месяцев значения варьируются в пределах 8-20 кЕ/л;
• до 5 лет показатель составляет – 10-50 кЕ/л;
• у подростков до 15 лет – 16-60 кЕ/л;
• у взрослых людей – 20-100 кЕ/л.

Как было сказано выше, отклонения от данных параметров гласят о серьезных нарушениях в организме, поэтому важно своевременно проводить анализ крови, чтобы удостовериться в собственном здоровье.

Ответ: Иммуноглобулины:

Иммуноглобулинами называются белки, которые синтезируются под влиянием антигена и специфически с ним реагируют. При электрофорезе они локализуются в глобулиновых фракциях.

Иммуноглобулины состоят из полипептидных цепей. В молекуле иммуноглобулина различают четыре структуры:

Первичная – это последовательность определенных аминокислот. Она строится из нуклеотидных триплетов, генетически детерминируется и определяет основные последующие структурные особенности.

Вторичная определяется конформацией полипептидных цепей.

Третичная определяет характер расположения отдельных участков цепи, создающих пространственную картину.

Четвертичная характерна для иммуноглобулинов. Из четырех полипептидных цепей возникает биологически активный комплекс. Цепи попарно имеют одинаковую структуру.

Любая молекула иммуноглобулина имеет Y-образную форму и состоит из 2 тяжелых (Н) и 2 легких (L) цепей, связанных между собой дисульфидными мостиками. Каждая молекула ИГ имеет 2 одинаковых антигенсвязывающих фрагмента Fab (англ. Fragment antigen binding) и один Fc-фрагмент (англ. Fragment cristalisable), с помощью которого ИГ комплементарно связываются с Fc-рецепторами клеточной мембраны.

Концевые участки легких и тяжелых цепей молекулы ИГ достаточно разнообразны (вариабельны), а отдельные области этих цепей отличаются особенно выраженным разнообразием (гипервариабельностью). Остальные участки молекулы ИГ относительно низменны (константны). В зависимости от строения констатных областей тяжелых цепей ИГ разделяются на классы (5 классов) и подвиды (8 подвидов). Именно эти константные области тяжелых цепей, существенно отличаясь по аминокислотному составу у различных классов ИГ, в конечном итоге определяют особые свойства каждого класса антител:

lgM активируют систему комплемента;

IgE связывается со специфическими рецепторами на поверхности тучных клеток и базофилов с высвобождением из этих клеток медиаторов аллергии;

IgA секретируется в различные жидкости организма, обеспечивая секреторный иммунитет;

IgD функционирует в основном в качестве мембранных рецепторов для антигена;

в IgG проявляет разнообразные виды активности, в том числе способность проникать через плаценту.

Классы иммуноглобулинов.

Иммуноглобулины G, IgG

Иммуноглобулины G – это мономеры, включающие 4 субкласса (IgGl – 77%; IgG2 – 11%; IgG3 – 9%; IgG4 – 3%), которые отличаются друг от друга по аминокислотному составу и антигенным свойствам. Их содержание в сыворотке крови колеблется от 8 до 16,8 мг/мл. период полураспада составляет 20-28 дней, а синтезируется в течение суток от 13 до 30 мг/кг. На их долю приходится 80% от общего содержания ИГ. Они защищают организм от инфекций. Антитела субклассов IgGl и IgG4 специфически связываются через Fc-фрагменты с возбудителем (иммунное опсонирование), а благодаря Fc- фрагментам взаимодействуют с Fc-рецепторами фагоцитов (макрофагов, полиморфноядерных лейкоцитов), способствуя тем самым фагоцитозу возбудителя. IgG4 участвует в аллергических реакциях и не способен фиксировать комплемент.

Антитела класса IgG играют основополагающую роль в гуморальном иммунитете при инфекционных заболеваниях, вызывая гибель возбудителя с участием комплемента и опсонизируя фагоцитарные клетки. Они проникают через плаценту и формируют антиинфекционный иммунитет у новорожденных. Они способны нейтрализовать бактериальные экзотоксины, связывать комплемент, участвовать в реакции преципитации.

Иммуноглобулины М, IgM

Иммуноглобулины М – это наиболее «ранние» из всех классов ИГ, включающие 2 субкласса: IgMl (65%) и IgM2 (35%). Их концентрация в сыворотке крови колеблется от 0,5 до 1,9 г/л или 6% от общего содержания ИГ. За сутки синтезируется 3-17 мг/кг, а период их полураспада составляет 4-8 суток. Они не проникают через плаценту. IgM появляется у плода и участвует в антиинфекционной защите. Они способны агглютинировать бактерий, нейтрализовать вирусы, активировать комплемент. IgM играют важную роль в элиминации возбудителя из кровеносного русла, в активации фагоцитоза. Значительное повышение концентрации IgM в крови наблюдается при ряде инфекций (малярия, трипаносомозе) как у взрослых, так и у новорожденных. Это показатель внутриутробного заражения возбудителя краснухи, сифилиса, токсоплазмоза, цитомегалии. IgM – это антитела, образующиеся на ранних сроках инфекционного процесса. Они отличаются высокой активностью в реакциях агглютинации, лизиса и связывания эндотоксинов грамотрицательных бактерий.

Иммуноглобулины A, IgA

Иммуноглобулины А – это секреторные ИГ, включающие 2 субкласса: IgAl (90%) и IgA2 (10%). Содержание IgA в сыворотке крови колеблется от 1.4 до 4.2 г/л или 13% от общего количества ИГ; ежедневно синтезируется от 3 до 50 мкг/кг. Период полураспада антител составляет 4-5 суток. IgA содержится в молоке, молозиве, слюне, в слезном, бронхиальном и желудочно-кишечном секрете, желчи, моче. В состав IgA входит секреторный компонент, состоящий из нескольких полипептидов, который повышает устойчивость IgA к действию ферментов. Это основной вид ИГ, участвующих в местном иммунитете. Они препятствуют прикреплению бактерий к слизистой, нейтрализуют энтеротоксин, активируют фагоцитоз и комплемент. IgA не определяется у новорожденных. В слюне он появляется у детей в возрасте 2 месяца., причем первым обнаруживается секреторный компонент SC. И только позднее полная молекула SigA. Возраст 3 мес. Многими авторами определяется как критический период; этот период особенно важен для диагностики врожденной или транзиторной недостаточности местного иммунитета.

Иммуноглобулины Е, IgE

Иммуноглобулины D, IgD

Иммуноглобулины D – это мономеры; их содержание в крови составляет 0,03-0.04 г/л или 1% от общего количества ИГ; 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 B-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.