Какви са петте класа имуноглобулини?

Имуноглобулините, наричани още антитела, са гликопротеинови молекули, които съставляват важна част от имунна система, която е отговорна за борбата с инфекциозните заболявания и чуждите „инвазии“ повече в общи линии. Често съкратено като "Ig", антителата се намират в кръвта и други телесни течности на хора и други гръбначни животни. Те помагат да се идентифицират и унищожат чужди вещества като микроби (напр. Бактерии, протозойни паразити и вируси).

Имуноглобулините са класифицирани в пет категории: IgA, IgD, IgE, IgG и IgM. Само IgA, IgG и IgM се намират в значителни количества в човешкото тяло, но всички те имат важен или потенциално важен принос за имунния отговор на човека.

Имуноглобулините се произвеждат от В-лимфоцити, които са клас левкоцити (бели кръвни клетки). Те са симетрични Y-образни молекули, състоящи се от две по-дълги тежки (Н) вериги и две по-къси леки (L) вериги. Схематично "стъблото" на Y включва двете L вериги, които се разделят на около половината от дъното до върха на молекулата на имуноглобулина и се разминават под ъгъл от около 90 градуса. Двете вериги L преминават по външните страни на "рамената" на Y или частите от веригите H над точката на разделяне. По този начин, както стъблото (две Н вериги), така и двете "рамена" (една Н верига, една L верига) се състоят от две успоредни вериги. L веригите се предлагат в два вида, капа и ламбда. Всички тези вериги взаимодействат помежду си чрез дисулфидни (S-S) връзки или водородни връзки.

Имуноглобулините могат също да бъдат разделени на постоянни (C) и променливи (V) части. С порциите насочват дейности, в които участват всички или повечето имуноглобулини, докато V областите се свързват със специфични антигени (т.е. протеини, които сигнализират за наличието на определена бактерия, вирус или друга чужда молекула или лице). "Рамената" на антителата се наричат ​​официално Fab региони, където "Fab" означава "антиген-свързващ фрагмент"; V частта от това включва само първите 110 аминокиселини от Fab региона, а не цялото нещо, тъй като частите от Fab раменете, най-близки до точката на разклонение на Y, са доста постоянни между различните антитела и се считат за част от C регион.

По аналогия помислете за типичен автомобилен ключ, който има част, която е обща за повечето ключове, независимо от конкретното превозно средство, ключът е проектиран да работи (напр. частта, която държите в ръката си, когато я използвате) и част, която е специфична само за превозното средство в въпрос. Частта на дръжката може да се оприличи на С компонента на антитялото, а специализираната част на V компонента.

Частта от С компонента под клона на Y, наречена Fc област, може да се смята за мозък на операцията на антителата. Без значение какво е проектиран V регионът за даден тип антитела, С регионът контролира изпълнението на своите функции. С-регионът на IgG и IgM е това, което активира пътя на комплемента, които представляват набор от неспецифични имунни "първа линия на защита" отговори, участващи в възпаление, фагоцитоза (при която специализирани клетки физически поглъщат чужди тела) и разграждане на клетките. С-регионът на IgG се свързва с тези фагоцити, както и с клетките на "естествените убийци" (NK); регионът С на IgE се свързва с мастоцитите, базофилите и еозинофилите.

Що се отнася до подробностите за V региона, тази силно променлива ивица от молекулата на имуноглобулина е разделена на хиперпроменливи и рамкови области. Разнообразието в хиперпроменливата причина, както вероятно подсказва вашата интуиция, е отговорно за невероятната гама от антигени, които имуноглобулините са способни да разпознаят, в ключ.

IgA представлява около 15 процента от антителата в човешката система, което го прави вторият най-често срещан тип имуноглобулин. Само около 6 процента се откриват в кръвния серум обаче. В серума той се намира в мономерната си форма - т.е. като единична молекула в Y-форма, както е описано по-горе. В своя секретор от, обаче, той съществува като димер или два от Y мономерите, свързани заедно. Всъщност димерната форма е по-често срещана, тъй като IgA се наблюдава в голямо разнообразие от биологични секрети, включително мляко, слюнка, сълзи и слуз. Има тенденция да бъде неспецифичен по отношение на видовете чуждестранни присъствия, към които е насочен. Присъствието му върху слузните мембрани го прави важен вратар на физически уязвими места или места, където микробите лесно могат да намерят пътища по-дълбоко в тялото.

IgA има полуживот от пет дни. Секреторната форма като общо четири места, в които да се свържат антигени, по два на Y мономер. Това са правилно наречени епитоп-свързващи сайтове, тъй като епитопът е специфичната част на всеки нашественик, който предизвиква имунна реакция. Тъй като се намира в лигавиците, които са изложени на високи нива на храносмилателни ензими, IgA има секреторен компонент, който предотвратява разграждането му от тези ензими.

IgD съставлява приблизително 0,2% от серумните антитела или около 1 на 500. Той е мономер и има две места за свързване с епитоп.

IgD се намира прикрепен към повърхността на В-лимфоцитите като В-клетъчен рецептор (наричан още sIg), където се смята, че контролират активирането и потискането на В-лимфоцитите в отговор на сигнали от имумоглобулини, които циркулират в кръвта плазма. IgD може да бъде фактор за активното елиминиране на В-лимфоцитите чрез генериране на самореактивни автоантитела. Макар да изглежда любопитно, че антителата някога биха атакували клетките, които ги правят, понякога това елиминиране може да контролира прекалено ревностен или неправилно насочен имунен отговор или извадете В-клетките от басейна, когато са повредени и вече не синтезират полезно продукти.

В допълнение към ролята си на фактически рецептор на клетъчна повърхност, IgD се намира в по-малка степен в кръвта и лимфната течност. Също така се смята при някои хора да реагират с определени хаптени (антигенни субединици) на пеницилин, което вероятно е причината някои хора да са алергични към този антибиотик; той може също да реагира с обикновени, безвредни кръвни протеини по същия начин, като по този начин предизвиква автоимунен отговор.

IgE е най-редкият от петте класа имуноглобулини, което представлява само около 0,002% от серумните антитела или около 1/50 000 от всички циркулиращи имуноглобулини. Въпреки това, той играе жизненоважна роля в имунния отговор.

Подобно на IgD, IgE е мономер и има две антигенни свързващи места, по едно на всяка "ръка". Има кратък полуживот от два дни. Той е свързан с мастоцитите и базофилите, които циркулират в кръвта. Като такъв той е медиатор на алергични реакции. Когато антиген се свърже с Fab частта на IgE молекула, свързана с мастоцит, това кара мастоцитът да освободи хистамин в кръвния поток. IgE също участва в лизиса или химичното разграждане на паразити от протозойния сорт (помислете за амеби и други едноклетъчни или многоклетъчни нашественици). IgE също се произвежда в отговор на наличието на хелминти (паразитни червеи) и някои членестоноги.

Понякога IgE също играе индиректна роля в имунния отговор, като активира други имунни компоненти в действие. IgE може да предпази лигавичните повърхности, като инициира възпаление. Може би си мислите, че възпалението означава нещо нежелано, тъй като има тенденция да причинява болка и подуване. Но възпалението, сред многото други негови имунни ползи, позволява на IgG, които са протеини от пътищата на комплемента, и белите кръвни клетки да навлязат в тъканите, за да се изправят срещу нашествениците.

IgG е доминиращото антитяло в човешкото тяло, което представлява огромните 85 процента от всички имуноглобулини. Част от това се дължи на дългия, макар и променлив полуживот от седем до 23 дни, в зависимост от въпросния подклас IgG.

Подобно на три от петте вида имуноглобулин, IgG съществува като мономер. Намира се главно в кръвта и лимфата. Той има уникалната способност да преминава през плацентата при бременни жени, което му позволява да предпазва неродения плод и новороденото бебе. Неговите основни дейности включват повишаване на фагоцитозата в макрофаги (специализирани "ядящи" клетки) и неутрофили (друг вид бели кръвни клетки); неутрализиращи токсини; и инактивиране на вируси и убиване на бактерии. Това дава на IgG широка палитра от функции, подходящи за антитяло, което е толкова разпространено в системата. Обикновено това е второто антитяло на сцената, когато присъства нашественик, следвайки плътно зад IgM. Неговото присъствие е значително увеличено в анамнестичния отговор на организма. „Anamnestic“ се превежда като „не забравям“, а IgM реагира на нашественик, който е срещал преди, с незабавен скок в броя му. И накрая, Fc частта на IgG може да се свърже с NK клетките, за да задейства процес, наречен антитяло-зависима клетъчно-медиирана цитотоксичност или ADCC, който може да убие или ограничи ефектите от нахлуването на микроби.

IgM е колосът на имуноглобулините. Той съществува като пентаметър или група от пет свързани IgM мономери. IgM има кратък полуживот (около пет дни) и съставлява приблизително 13 до 15 процента от серумните антитела. Важното е, че това е и първата защитна линия сред четирите си братя и сестри, която е първият имуноглобулин, направен по време на типичен имунологичен отговор.

Тъй като IgM е пентамер, той има 10 места за свързване с епитоп, което го прави яростен противник. Неговите пет Fc порции, като тези на повечето други имуноглобулини, могат да активират комплемент-протеиновия път и като „първи реагиращ“ е най-ефективният тип антитела в това отношение. IgM аглутинира нахлуващия материал, принуждавайки отделни парчета да се слепват за по-лесно изчистване от тялото. Той също така насърчава лизиса и фагоцитозата на микроорганизмите, със специален афинитет към изтласкващите бактерии.

Мономерни форми на IgM съществуват и се намират главно на повърхността на В-лимфоцитите като рецептори или sIg (както при IgD). Интересното е, че тялото вече е произвело нива на IgM за възрастни на възраст от девет месеца.

Благодарение на много високата вариабилност на хиперпроменливата част на Fab компонента на всеки от петте имуноглобулини, астрономически брой уникални антитела могат да бъдат създадени в петте официални класове. Това се допълва от факта, че веригите L и H също се предлагат в редица изотипи или вериги, които са повърхностно еднакви по разположение, но съдържат различни аминокиселини. Всъщност има 45 различни гена за L верига "капа", 34 гена за L верига "ламбда" и гени за 90 Н верига за общо 177, което от своя страна дава над три милиона уникални комбинации от гени.

Това има смисъл от гледна точка на еволюцията и оцеляването. Имунната система трябва не само да бъде подготвена да се изправи срещу нашественици, за които вече „знае“, но и да създаде оптимален отговор на нашественици, които никога не е виждал, или, по този въпрос, които са чисто нови по природа, като грипни вируси, които са се развили чрез мутации. Взаимодействието между гостоприемник и нашественик с течение на времето и между микробни и гръбначни видове всъщност не е нищо повече от продължаваща, безкрайна „надпревара във въоръжаването“.