Fab-фрагмент антитела. Полные антитела. Неполные антитела. Fc-фрагмент антитела.

Обновлено: 12.05.2024

Антитела - это иммунные белки, образующиеся в организме в ответ на поступление антигена и обладающие способностью специфически взаимодействовать с ним. В физико-химическом отношении антитела представляют собой гаммаглобулины (гликопротеиновые молекулы.

Суммарное содержание иммуноглобулинов в сыворотке крови составляет около 2,5% сухого остатка, т.е. более 1/3 всех белков крови.

Антитела (иммуноглобулины) вырабатываются В-лимфо-цитами (плазмоцитами) в лимфоидных органах и местах скопления лимфоидной ткани, циркулируют в крови и жидкостях организма (лимфе, тканевой жидкости), а также содержатся в различных секретах организма (материнском молоке, слезе, слюне и др.).

Строение иммуноглобулинов.

Все иммуноглобулины человека построены однотипно и состоят из двух идентичных тяжелых полипептидных цепей (Н-цепей, Heavy chains) и двух идентичных легких полипептидных цепей (L-цепей, Light chains), которые связаны между собой посредством ковалентных дисульфидных мостиков (-S-S-) (Рис. 5-1.).

Р и с. 5-1. Структура IgG.

Молекулярная масса Н-цепи -50 000 - 70 000,L-цепи - 20000-25000.

Существует 5 типов Н-цепей, которые получили название g (гамма), a (альфа), m (мю), e (эпсилон), d (дельта) и два типа L-цепей k (каппа) и l (лямбда).

Н-цепи, независимо от класса иммуноглобулинов, могут быть связаны либо с каппа-, либо с лямбда-типом L-цепи. В соответствии с типом Н-цепи (g, a, m, d, e), существует пять классов иммуноглобулинов: Ig G, Ig M, Ig A, Ig D, Ig E. Каждый класс иммуноглобулинов обладает особыми свойствами и биологической активностью.

Каждая полипептидная L- и Н-цепь состоит из вариабельной области (V-области, V_L и V_H) и константной области (С-области, C_L и С_H) (Рис. 5-1).У каждой легкой цепи имеется одна V-область и одна С-область. У каждой тяжелой цепи имеется одна V-область и 3 или 4 гомологичные константные области. IgG, IgD, IgA имеют три константные области, Ig М, Ig E - 4 константные области.

Тяжелая цепь IgG, IgD, IgA состоит из 450 аминокислотных остатков. V-область этих иммуноглобулинов образована 116 аминокислотными остатками, С-область включает около 334 аминокислотных остатков, ее гомологичные участки С_Н1, С_Н2, С_НЗ состоят примерно из 100-110 аминокислотных остатков.

Работы Портера, Ниссонова (1959-1963) выявили в молекуле иммуноглобулина несколько функционально активных сегментов (Рис. 5-3.). Так, обработка IgG папаином выявила, что антитело состоит из трех функциональных фрагментов: двух Fab-фрагментов (Fragment antigen binding) и одного Fc-фрагмента (Fragment crystalline). Fab-фрагмент имеет молекулярную массу 50 000, структурно и функционально моновалентен, способен связывать антиген. Fc-фрагмент имеет мол. массу 60 000, состоит из двух Н-цепей (С_g2, С_gЗ доменов), связанных между собой дисульфидными связями. Fc-фрагмент обладает способностью связывать комплемент, а также взаимодействовать с иммунокомпетентными клетками, связывая с ними антитела. При расщеплении молекулы иммуноглобулина пепсином образуется 2 функциональных фрагмента: F(ab)₂-фрагмент и pFc 1 -фрагмент. F(аb)₂-фрагмент состоит из двух Fab-фрагментов связанных между собой дисульфидными мостиками. F(аb)₂-фрагмент имеет молекулярную массу 100 000, двухвалентен, обладает во многом свойствами антитела (способен взаимодействовать с антигеном и преципитировать его); pFc 1 -фрагмент представляет собой С-концевую область Fc-фрагмента, состоит из С-концевых областей двух Н-цепей, которые соединены между собой нековалентными связями.

Р и с. 5-3. Расщепление молекулы иммуноглобулина на отдельные пептидные цепи и протеолитические фрагменты.

Р и с. 5-4. Трехмерная структура IgG человека.

Р и с. 5-5. Упрощенное двухмерное изображение антигенсвязывающего центра.

Активный центр антитела. Важным свойством антитела является способность распознавать и специфически взаимодействовать с антигеном. Активный центр антитела образован V-доменами Н- и L-цепей. (Рис. 5-3; 5-5). Изучение активного центра антитела показало, что он может быть образован 4-8 аминокислотными остатками гипервариабельных областей V-доменов Н- и L-цепей (Рис. 5-5.).

Большинство антител имеет два и более активных центра. Такие антитела называются полными.

Р и с. 5-6. Пространственное объединение гипервариабелъных участков V-доменов тяжелой цепи IgG человека

Способность антитела связывать определенное количество антигенных детерминант определяется понятием валентность. Валентность антитела, как правило соответствует числу активных центров AT. Молекула иммуноглобулина, связывающая две антигенные детерминанты - двухвалентна, молекула иммуноглобулина, связывающая 5 антигенных детерминант - пятивалентна. Часть иммуноглобулинов имеют один активный центр и способны связывать одну антигенную детерминанту. Такие моновалентные антитела называются неполными антителами

Ри с. 5-7. Структура глобулярных доменов легкой цепи по данным рентген-структурного анализа.

Самое популярное на сайте:

Уголовное право по Соборному Уложению 1649 г Соборному уложению 1649 г. Уголовное и процессуальное право по Лекции 8.4 Цель лекции.
Закон сложения скоростей в классической механике Основная статья: Теорема о сложении скоростей В классической механике абсолютная скорость точки равна векторной сумме её.
Одевание стерильного халата и перчаток на себя и на хирурга Цель: создание барьера, препятствующего распространению и передаче инфекции от пациента персоналу и от персонала пациенту.
Техника безопасности при проведении легкой атлетики На занятиях легкой атлетикой учащиеся должны: 1. Соблюдать дисциплину в ходе занятий. 2. Заниматься в спортивной обуви и форме.
Организация безопасной среды для пациента и персонала. Факторы риска для пациента Пациент ЛПУ — это страдающий человек с нарушением физического.

Научная электронная библиотека

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 Е (IgE) - мономеры. Их функция заключается в связывании с поверхностью базофилов и тучных клеток, с последующим присоединением к ним антигена, при этом происходит дегрануляцию и выброс в кровь гистамина и серотонина - медиаторов воспаления. IgE участвуют в защите от паразитарных инфекций, обуславливают многие аллергические реакции. М = 200 кДа.

Рис. 6. Классы иммуноглобулинов

Антитела также классифицируют по типу антигена и, соответственно, по выполняемым Ат функциям. По этому принципу можно выжделить несколько основных классов антител:

● Антиинфекционные или антипаразитарные антитела, вызывающие гибель или нарушение жизнедеятельности возбудителя инфекции либо паразита.

● Антитоксические антитела, не вызывающие гибели самого возбудителя или паразита, но обезвреживающие вырабатываемые им токсины, либо другие экзогенные токсические вещества.

● «Антитела-свидетели заболевания», наличие которых в организме сигнализирует о знакомстве иммунной системы с данным антигеном (возбудителем) в прошлом или о текущем присутствии этого антигена (возбудителя), 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).

● Естественные антитела - антитела к эндогенным соединениям, присутствующие в здоровом организме и выполняющие регулятор-
ные функции;

● Аутоагрессивные антитела, или аутологичные антитела, аутоантитела - антитела, способные образовываться из естественных антител и 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). К изоантителам относятся также вторичные (антивидовые) антитела, используемые в различных видах ИХМ.

● Антиидиотипические антитела - антитела против антител, вырабатываемых самим же организмом. Этот вид антител специфичен
к вариабельному участку антител, так называемому идиотипу. 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 (рис. 5). 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.

Антитела ( Ат )

Антитела ( Ат ) — эффекторные молекулы гуморального иммунитета. Синтез антител запускают Аг, поступающие в организм извне (при инфекциях, вакцинации, действии ксенобиотиков) или образующиеся эндогенно. Как правило, AT специфически взаимодействует с комплементарным Аг. Существуют, однако, антитела, взаимодействующие с Аг-детерминантами, общими для различных Аг. Такие антитела известны как перекрёстнореагирующие, или гетероспецифичные.

Антитела существуют в миллионах разновидностей, и каждая молекула имеет уникальный участок связывания Аг-детерминанты. В большинстве случаев антитела представлены сывороточными гликопротеинами, мигрирующими в составе медленной фракции гамма-глобулинов при электрофорезе белков сыворотки крови. Поэтому для обозначения сывороточной фракции AT иногда применяют термин «гамма-глобулины».

Антитела также называют «иммуноглобулины». Антитела ( Ат ) образуют одну из основных фракций белков крови, составляя 20% массы общего белка плазмы. AT устойчивы к действию слабых кислот и щелочей, а также к нагреванию до 60 °С.

Структурная единица AT — мономер — молекула цилиндрической формы, состоящая из двух идентичных тяжёлых Н-цепей [от англ. heavy, тяжёлый] и двух идентичных лёгких L-цепей [от англ. light лёгкий]. Тяжёлые и лёгкие цепи Ig состоят из аминокислотных остатков и соединены дисульфидными (-S-S-) связями. В цепях различают вариабельную область, или V-область [от англ. various, разный], и константную область, или С-область [от англ. constant, постоянный]. V-область у разных AT варьирует. V-области L- и Н-цепей образуют Аг-связывающий центр (активный центр AT, паратоп), или Fab-фрагмент [от англ. fragment фрагмент, + antigen binding, связывающий Аг]. Константная область молекулы называется Fc-фрагмент [от англ. fragment crystallizable, фрагмент кристализации].

В месте соединения Fab- и Fc-фрагментов расположена шарнирная область, позволяющая Аг-связывающим фрагментам разворачиваться для более тесного контакта с Аг.

Область молекулы антител (Fab) определяет антигенную специфичность, а Fc осуществляет эффекторные функции.

Fab-фрагменты антитела взаимодействуют с антигенными детерминантами. Аг-связывающий центр комплементарен эпитопу Аг (принцип ключ-замок). Связывание Аг с AT нековалентно и обратимо. Аффинность (сродство) Аг к антителу определяется физико-химическими свойствами взаимодействующих молекул и соотношением концентраций связанных и свободных Аг и антител. На сродство влияют пространственное соответствие взаимодействующих участков молекул, электростатические, гидрофобные взаимодействия и силы Ван дер Ваальса.

Авидность — интегральная характеристика силы связи между Аг и AT, учитывающая взаимодействие всех активных центров с эпитопами Аг.

Валентность антитела — число активных (Аг-связывающих) центров антитела. Молекула полного Ig как минимум двухвалентна. Такие антитела известны как полные антитела; мономеры с меньшей валентностью — неполные антитела.

Полные антитела (в частности, IgM, IgG) вызывают агрегацию Аг, видимую невооружённым глазом (например, РА бактерий).

Неполные антитела содержат один Аг-связывающий центр и, поэтому, одновалентны (например, антитела, вырабатываемые при бруцеллёзе). Второй Аг-связывающий центр у подобных Ig экранирован различными структурами либо обладает низкой авидностью.

Неполные антитела функционально дефектны, так как не способны агрегировать Аг. Неполные AT могут связывать эпитопы Аг, препятствуя контакту с ними полных антител; поэтому их также называют блокирующими антителами.

Константные участки тяжёлых цепей определяют характер взаимодействий антитела с клетками и молекулами иммунной системы, в частности специфичность связывания молекулы Ig с клетками-эффекторами (например, фагоцитами, тучными клетками), несущими на своей поверхности рецепторы к Fc-фрагменту.

Fc-фрагмент определяет также эффекторные функции антитела (например, активацию комплемента). Для реализации этих свойств сразу после связывания Аг Fab-фрагментами происходят конформационные изменения структуры Fc-фрагментов. Пространственно изменённые Fc-фрагменты распознают фагоциты, именно они способствуют фиксации С1а-компонента комплемента и запуску комплементарного каскада по классическому пути. В противном случае ни клетки, ни эффекторные молекулы были бы не в состоянии отличить интактные AT или антитела, связавшие Аг.

Взаимодействие антител с антигеном включает специфическую и неспецифическую фазы.

• Специфическая фаза протекает быстро и представляет специфическое взаимодействие активного центра с Аг.

• Неспецифическая фаза протекает медленнее, зависит от присутствия электролитов и свойств Аг. Корпускулярные Аг агрегируются в крупнодисперсные конгломераты и выпадают в осадок (феномен агглютинации).

Растворимые Аг образуют мелкодисперсные конгломераты (феномен преципитации), проявляющиеся помутнением раствора или образованием колец преципитации либо зон преципитации в гелях.

Константные участки лёгких цепей бывают двух типов — каппа (к) и ламбда; константные участи тяжёлых цепей представлены пятью основными формами — мю (р), гамма (у), дельта (8), альфа (а) и эпсилон (е). Каждая из них ассоциирована с отдельным классом Ig. Выделяют 5 классов AT: IgA, IgD, IgE, IgG и IgM .

Молекулы IgG, IgD и IgE представлены мономерами, IgM — пентамерами; молекулы IgA в сыворотке крови — мономеры, а в экскретируемых жидкостях (слёзная жидкость, слюна, секреты слизистых оболочек) — димеры.

IgM синтезируются при первичном попадании Аг в организм. Пик образования приходится на 4-5-е сутки с последующим снижением титра. Образование IgM к некоторым Аг (например, жгутиковым Аг бактерий) осуществляется постоянно. К IgM относят значительную часть AT, вырабатывающихся к Аг грамотрицательных бактерий.

Наличие IgM к Аг конкретного возбудителя указывает на острый инфекционный процесс.

Молекула IgM — пентамер; пять субъединиц соединены J-цепью [от англ. joining, связывающий], в результате чего молекула IgM приобретает 10 Аг-связывающих участков.

Молекулы IgM опсонизируют, агглютинируют, преципитируют и лизируют содержащие Аг структуры, а также активируют систему комплемента по классическому пути (для комплементзависимого лизиса бактерии достаточно одной молекулы IgM).

Иммуноглобулин G ( IgG ) — основной класс AT (до 75% всех Ig), защищающий организм от бактерий, вирусов и токсинов. После первичного контакта с Аг синтез IgM обычно сменяется образованием IgG.

IgG представлены 4 подклассами: IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4; их относительное содержание (в %) составляет соответственно 66-70, 23, 7-8 и 2-4. IgG непосредственно участвуют в реакциях иммунного цитолиза, реакциях нейтрализации, а также усиливают фагоцитоз, действуя как опсонины и связывая рецепторы Fc-фрагмента в мембране фагоцитирующих клеток (в результате этого фагоциты эффективнее поглощают и лизируют микроорганизмы).

Только IgG способны проникать через плаценту, что обеспечивает формирование у плода пассивного иммунитета.

Иммуноглобулины А ( IgA ) циркулируют в сыворотке крови (составляет 15-20% от всех Ig), а также секретируются на поверхность эпителия. Присутствуют в слюне, слёзной жидкости, молоке и на поверхности слизистых оболочек.

AT класса IgА усиливают защитные свойства слизистых оболочек пищеварительного тракта, дыхательных, половых и мочевыделительных путей. В сыворотке крови IgA циркулируют в виде двухвалентных мономеров; в секретируемых жидкостях преобладают четырёхвалентные димеры, содержащие одну J-цепь и дополнительную полипептидную молекулу (синтезируемый эпителиальными клетками секреторный компонент).

Эта молекула присоединяется к мономерам IgA в ходе их транспорта через эпителиальные клетки на поверхность слизистых оболочек. Секреторный компонент участвует не только в связывании молекул IgA, но обеспечивает их внутриклеточный транспорт и выделение на поверхность слизистых, а также защищает IgA от переваривания протеолитическими ферментами .

Молекулы IgA участвуют в реакциях нейтрализации и агглютинации возбудителей. Кроме того, после образования комплекса Аг-АТ они участвуют в активации комплемента по альтернативному пути.

Иммуноглобулин Е ( IgE ) специфически взаимодействуют с тучными клетками и базофильными лейкоцитами, содержащими многочисленные гранулы с БАВ. Их выделение из клетки (дегрануляция) вызывает резкое расширение просвета венул и увеличение проницаемости их стенки. Подобную картину можно наблюдать при аллергических реакциях (например, бронхиальной астме, аллергическом рините, крапивнице).

Аг-связывающие Fab-фрагменты молекулы IgE специфически взаимодействуют с Аг, попавшим в организм. Сформированный иммунный комплекс взаимодействует с рецепторами Fc-фрагментов IgE, встроенных в клеточную мембрану базофила или тучной клетки. Это взаимодействие и является сигналом для дегрануляции с высвобождением гистамина и других БАВ и развёртыванием острой аллергической реакции.

Защитные свойства IgE направлены преимущественно против гельминтов (нематод). Синтез IgE увеличивается при паразитарных инвазиях, IgE-моноклональной миеломе, а также первичных иммунодефицитах (атаксия-телеангиэктазия, синдромы Вискотта-Олдрича, Незелбфа, Ди Джорджи).

Антитела, основные классы иммуноглобулинов, их структурные и функциональные особенности. Защитная роль антител в приобретенном антиинфекционном иммунитете.

Антитела - специфические белки гамма- глобулиновой природы, образующиеся в организме в ответ на антигенную стимуляцию и способные специфически взаимодействовать с антигеном (in vivo, in vitro). В соответствии с международной классификацией совокупность сывороточных белков, обладающих свойствами антител, называют иммуноглобулинами.

Уникальность антител заключается в том, что они способны специфически взаимодействовать только с тем антигеном, который вызвал их образование.

Иммуноглобулины ( Ig ) разделены в зависимости от локализации на три группы:

- секреторные ( в секретах- содержимом желудочно- кишечного тракта, слезном секрете, слюне, особенно- в грудном молоке) обеспечивают местный иммунитет (иммунитет слизистых);

- поверхностные ( на поверхности иммунокомпетентных клеток, особенно В- лимфоцитов).

Любая молекула антител имеет сходное строение ( Y- образную форму) и состоит из двух тяжелых ( Н ) и двух легких ( L ) цепей, связанных дисульфидными мостиками. Каждая молекула антител имеет два одинаковых антигенсвязывающих фрагмента Fab ( fragment antigen binding ), определяющих антительную специфичность, и один Fc ( fragment constant ) фрагмент, который не связывает антиген, но обладает эффекторными биологическими функциями. Он взаимодействует со “своим” рецептором в мембране различных типов клеток ( макрофаг, тучная клетка, нейтрофил).

Концевые участки легких и тяжелых цепей молекулы иммуноглобулина вариабельны по составу ( аминокислотным последовательностям ) и обозначаются как VL и VH области. В их составе выделяют гипервариабельные участки, которые определяют структуру активного центра антител (антигенсвязывающий центр или паратоп). Именно с ним взаимодействует антигенная детерминанта (эпитоп) антигена. Антигенсвязывающий центр антител комплементарен эпитопу антигена по принципу “ключ - замок” и образован гипервариабельными областями L- и Н- цепей. Антитело свяжется антигеном (ключ попадет в замок) только в том случае, если детерминантная группа антигена полностью вместится в щель активного центра антител.

Легкие и тяжелые цепи состоят из отдельных блоков- доменов. В легких ( L ) цепях - два домена- один вариабельный ( V ) и один константный ( C ), в тяжелых ( H ) цепях- один V и 3 или 4 ( в зависимости от класса иммуноглобулина ) C домена.

Существуют легкие цепи двух типов- каппа и лямбда, они встречаются в различных пропорциях в составе различных (всех) классов иммуноглобулинов.

Выявлено пять классов тяжелых цепей- альфа ( с двумя подклассами), гамма ( с четырьмя подклассами), эксилон, мю и дельта. Соответственно обозначению тяжелой цепи обозначается и класс молекул иммуноглобулинов- А, G, E, M и D.

Именно константные области тяжелых цепей, различаясь по аминокислотному составу у различных классов иммуноглобулинов, в конечном результате и определяют специфические свойства иммуноглобулинов каждого класса.

Известно пять классов иммуноглобулинов, отличающихся по строению тяжелых цепей, молекулярной массе, физико- химическим и биологическим характеристикам: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD. В составе IgG выделяют 4 подкласса ( IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 ), в составе IgA- два подкласса (IgA1, IgA2 ).

Структурной единицей антител является мономер, состоящий из двух легких и двух тяжелых цепей. Мономерами являются IgG, IgA ( сывороточный), IgD и IgE. IgM - пентамер (полимерный Ig). У полимерных иммуноглобулинов имеется дополнительная j ( joint) полипептидная цепь, которая объединяет ( полимеризует) отдельные субъединицы (в составе пентамера IgM, ди- и тримера секреторного IgA).

Основные биологические характеристики антител.

1. Специфичность - способность взаимодействия с определенным (своим) антигеном (соответствие эпитопа антигена и активного центра антител).

2. Валентность - количество способных реагировать с антигеном активных центров ( это связано с молекулярной организацией- моно- или полимер). Иммуноглобулины могут быть двухвалентными ( IgG ) или поливалентными (пентамер IgM имеет 10 активных центров). Двух- и более валентные антитела навывают полными антителами. Неполные антитела имеют только один участвующий во взаимодействии с антигеном активный центр ( блокирующий эффект на иммунологические реакции, например, на агглютинационные тесты). Их выявляют в антиглобулиновой пробе Кумбса, реакции угнетения связывания комплемента.

3. Афинность - прочность связи между эпитопом антигена и активным центром антител, зависит от их пространственного соответствия.

4. Авидность - интегральная характеристика силы связи между антигеном и антителами, с учетом взаимодействия всех активных центров антител с эпитопами. Поскольку антигены часто поливалентны, связь между отдельными молекулами антигена осуществляется с помощью нескольких антител.

5. Гетерогенность - обусловлена антигенными свойствами антител, наличием у них трех видов антигенных детерминант:

- изотипические - принадлежность антител к определенному классу иммуноглобулинов;

- аллотипические- обусловлены аллельными различиями иммуноглобулинов, кодируемых соответствующими аллелями Ig гена;

- идиотипические- отражают индивидуальные особенности иммуноглобулина, определяемые характеристиками активных центров молекул антител. Даже тогда, когда антитела к конкретному антигену относятся к одному классу, субклассу и даже аллотипу, они характеризуются специфическими отличиями друг от друга (идиотипом). Это зависит от особенностей строения V- участков H- и L- цепей, множества различных вариантов их аминокислотных последовательностей.

Понятие о поликлональных и моноклональных антителах будет дано в следующих разделах.

Характеристика основных классов иммуноглобулинов.

Ig G. Мономеры, включают четыре субкласса. Концентрация в крови- от 8 до 17 г/л, период полураспада- около 3- 4 недель. Это основной класс иммуноглобулинов, защищающих организм от бактерий, токсинов и вирусов. В наибольшем количестве IgG- антитела вырабатываются на стадии выздоровления после инфекционного заболевания (поздние или 7S антитела), при вторичном иммунном ответе. IgG1 и IgG4 специфически (через Fab- фрагменты) связывают возбудителей (опсонизация), благодаря Fc- фрагментам IgG взаимодействуют с Fc- рецепторам фагоцитов, способствуя фагоцитозу и лизису микроорганизмов. IgG способны нейтрализовать бактериальные экзотоксины, связывать комплемент. Только IgG способны транспортироваться через плаценту от матери к плоду (проходить через плацентарный барьер) и обеспечивать защиту материнскими антителами плода и новорожденного. В отличие от IgM- антител, IgG- антитела относятся к категории поздних- появляются позже и более длительно выявляются в крови.

IgM. Молекула этого иммуноглобулина представляет собой полимерный Ig из пяти субъединиц, соединенных дисульфидными связями и дополнительной J- цепью, имеет 10 антиген- связывающих центров. Филогенетически это наиболее древний иммуноглобулин. IgM- наиболее ранний класс антител, образующихся при первичном попадании антигена в организм. Наличие IgM- антител к соответствующему возбудителю свидетельствует о свежем инфицировании (текущем инфекционном процессе). Антитела к антигенам грамотрицательных бактерий, жгутиковым антигенам- преимущественно IgM- антитела. IgM- основной класс иммуноглобулинов, синтезируемых у новорожденных и младенцев. IgM у новорожденных- это показатель внутриутробного заражения (краснуха, ЦМВ, токсоплазмоз и другие внутриутробные инфекции), поскольку материнские IgM через плаценту не проходят. Концентрация IgM в крови ниже, чем IgG- 0,5- 2,0 г/л, период полураспада- около недели. IgM способны агглютинировать бактерии, нейтрализовать вирусы, активировать комплемент, активизировать фагоцитоз, связывать эндотоксины грамотрицательных бактерий. IgM обладают большей, чем IgG авидностью (10 активных центров), аффинность (сродство к антигену) меньше, чем у IgG.

IgA. Выделяют сывороточные IgA (мономер) и секреторные IgA (IgAs). Сывороточные IgA составляют 1,4- 4,2 г/л. Секреторные IgAs находятся в слюне, пищеварительных соках, секрете слизистой носа, в молозиве. Они являются первой линией защиты слизистых, обеспечивая их местный иммунитет. IgAs состоят из Ig мономера, J-цепи и гликопротеина (секреторного компонента). Выделяют два изотипа- IgA1 преобладает в сыворотке, субкласс IgA2 - в экстраваскулярных секретах.

Секреторный компонент вырабатывается эпителиальными клетками слизистых оболочек и присоединяется к молекуле IgA в момент прохождения последней через эпителиальные клетки. Секреторный компонент повышает устойчивость молекул IgAs к действию протеолитических ферментов. Основная роль IgA- обеспечение местного иммунитета слизистых. Они препятствуют прикреплению бактерий к слизистым, обеспечивают транспорт полимерных иммунных комплексов с IgA, нейтрализуют энтеротоксин, активируют фагоцитоз и систему комплемента.

IgE. Представляет мономер, в сыворотке крови находится в низких концентрациях. Основная роль- своими Fc- фрагментами прикрепляется к тучным клеткам (мастоцитам) и базофилам и опосредует реакции гиперчувствительности немедленного типа. К IgE относятся “антитела аллергии”- реагины. Уровень IgE повышается при аллергических состояниях, гельминтозах. Антигенсвязывающие Fab- фрагменты молекулы IgE специфически взаимодействует с антигеном (аллергеном), сформировавшийся иммунный комплекс взаимодействует с рецепторами Fc- фрагментов IgE, встроенных в клеточную мембрану базофила или тучной клетки. Это является сигналом для выделения гистамина, других биологически активных веществ и развертывания острой аллергической реакции.

IgD. Мономеры IgD обнаруживают на поверхности развивающихся В- лимфоцитов, в сыворотке находятся в крайне низких концентрациях. Их биологическая роль точно не установлена. Полагают, что IgD участвуют в дифференциации В-клеток, способствуют развитию антиидиотипического ответа, участвуют в аутоиммунных процессах.

С целью определения концентраций иммуноглобулинов отдельных классов применяют несколько методов, чаще используют метод радиальной иммунодиффузии в геле (по Манчини)- разновидность реакции преципитации и ИФА.

Определение антител различных классов имеет важное значение для диагностики инфекционных заболеваний. Обнаружение антител к антигенам микроорганизмов в сыворотках крови- важный критерий при постановке диагноза- серологический метод диагностики. Антитела класса IgM появляются в остром периоде заболевания и относительно быстро исчезают, антитела класса IgG выявляются в более поздние сроки и более длительно (иногда- годами) сохраняются в сыворотках крови переболевших, их в этом случае называют анамнестическими антителами.

Выделяют понятия: титр антител, диагностический титр, исследования парных сывороток. Наибольшее значение имеет выявление IgM- антител и четырехкратное повышение титров антител (или сероконверсия- антитела выявляют во второй пробе при отрицательных результатах с первой сывороткой крови) при исследовании парных- взятых в динамике инфекционного процесса с интервалом в несколько дней- недель проб.

Реакции взаимодействия антител с возбудителями и их антигенами (реакция “антиген- антитело”) проявляется в виде ряда феноменов- агглютинации, преципитации, нейтрализации, лизиса, связывания комплемента, опсонизации, цитотоксичности и могут быть выявлены различными серологическими реакциями.

Динамика выработки антител. Первичный и вторичный иммунный ответ.

Первичный ответ- при первичном контакте с возбудителем (антигеном), вторичный- при повторном контакте. Основные отличия:

- продолжительность скрытого периода (больше- при первичном);

- скорость нарастания антител (быстрее- при вторичном);

- количество синтезируемых антител (больше- при повторном контакте);

- последовательность синтеза антител различных классов (при первичном более длительно преобладают IgM, при вторичном- быстро синтезируются и преобладают IgG- антитела).

Вторичный иммунный ответ обусловлен формированием клеток иммунной памяти. Пример вторичного иммунного ответа- встреча с возбудителем после вакцинации.

Роль антител в формировании иммунитета.

Антитела имеют важное значение в формировании приобретенного постинфекционного и поствакцинального иммунитета.

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

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

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

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

5. Антитела способствуют выведению из организма (с мочой, желчью) растворимых антигенов в виде циркулирующих иммунных комплексов.

IgG принадлежит наибольшая роль в антитоксическом иммунитете, IgM - в антимикробном иммунитете (фагоцитоз корпускулярных антигенов), особенно в отношении грамотрицательных бактерий, IgA - в противовирусном иммунитете (нейтрализация вирусов), IgAs - в местном иммунитете слизистых оболочек, IgE - в реакциях гиперчувствительности немедленного типа.

Как клетки вырабатывают антитела: какие антитела продуцируют, что значит уровень антител

Анализы на антитела (иммуноглобулины, Ig) — важная часть диагностики различных инфекционных и аутоиммунных заболеваний. Вырабатываются эти белки иммунной системой и играют ключевую роль в борьбе с вирусами, бактериями, грибками. Какие антитела продуцируют клетки и за что отвечает каждый класс Ig, расскажет MedAboutMe.

Что такое антитела

Иммуноглобулины — ключевой компонент специфического иммунитета. Вырабатываются они в ответ на конкретный возбудитель и способны бороться именно с ним. Антитела синтезируются В-лимфоцитами при контакте с инфекцией. Кроме этого, Ig передаются от матери к ребёнку и обеспечивают ему защиту на первые полгода жизни.

Существует несколько классов антител, основные из которых — IgA, IgM, IgG. Именно по соотношению разных классов иммуноглобулинов врач может оценить стадию болезни и ее течение. Определяются антитела методом иммуноферментного (ИФА) или иммунохемилюминесцентного (ИХЛА) анализа. Кровь сдается на конкретные виды антител, например, IgM и IgG к вирусу кори или вирусу SARS-CoV-2.

Кроме этого, антитела могут вырабатываться против клеток организма и в дальнейшем их атаковать — в этом случае они называются антителам, а у человека развивается аутоиммунное заболевание.

IgA — антитела, которые обнаруживаются преимущественно в секретах (на слизистых носа и горла, в кишечнике, в мочеполовых путях). Здесь этот класс иммуноглобулинов обеспечивает местную защиту, прежде всего против вирусов.

В меньшем количестве IgA присутствуют в крови. Вырабатываются они достаточно быстро и появляются уже в острой стадии болезни.

IgМ — главный маркер острого заболевания. Такие антитела продуцируются В-лимфоцитами на ранних стадиях болезни, обнаружить их в крови можно в среднем через 5 дней после развития инфекции.

IgM достаточно крупные по размеру, поэтому они не могут проходить через плацентарный барьер. Это объясняет, почему заражение некоторыми инфекциями, например, краснухой, во время беременности несет серьезную опасность для плода.

IgG начинают вырабатываться спустя 14-20 дней после начала инфекционного процесса. Их основная задача — не столько борьба с имеющейся болезнью, сколько защита организма в дальнейшем. Это антитела, отвечающие за иммунитет перед конкретной болезнью.

Синтез IgG — основная задача прививок. С вакциной человек получает ослабленный микроб или его фрагмент, иммунная система реагирует на это и вырабатывает антитела класса G, которые при последующем контакте с инфекцией не дают ей развиться.

Кроме этого, иммуноглобулины G мелкие и могут проникать через плацентарный барьер. А значит, обеспечивают защиту плода.

IgG к разным инфекциям остаются в организме на разное время. Так, антитела к кори и ветрянке могут циркулировать в крови пожизненно, а к сезонным респираторным вирусам — всего 1-3 года. Продолжительность жизни антител IgG к SARS-CoV-2 вообще зависит от индивидуальных особенностей пациентов. Так, в The Lancet Microbe было опубликовано исследование, которое показывает, что иммунитет от COVID-19 может не развиться вообще или же оставаться десятилетиями. Ученые наблюдали за 164 пациентами и получили следующие результаты:

Читайте также: