Was sind die fünf Klassen von Immunglobulinen?

Immunglobuline, auch Antikörper genannt, sind Glykoproteinmoleküle, die einen wichtigen Bestandteil der Immunsystem, das für die Abwehr von Infektionskrankheiten und fremden "Invasionen" verantwortlich ist mehr allgemein. Oft als "Ig" abgekürzt, finden sich Antikörper im Blut und anderen Körperflüssigkeiten von Menschen und anderen Wirbeltieren. Sie helfen, Fremdstoffe wie Mikroben (z. B. Bakterien, Protozoen-Parasiten und Viren) zu identifizieren und zu zerstören.

Immunglobuline werden in fünf Kategorien eingeteilt: IgA, IgD, IgE, IgG und IgM. Nur IgA, IgG und IgM werden in signifikanten Mengen im menschlichen Körper gefunden, aber alle sind wichtige oder potenziell wichtige Mitwirkende an der menschlichen Immunantwort.

Immunglobuline werden von B-Lymphozyten produziert, die eine Klasse von Leukozyten (weißen Blutkörperchen) sind. Sie sind symmetrische Y-förmige Moleküle, die aus zwei längeren schweren (H) Ketten und zwei kürzeren leichten (L) Ketten bestehen. Schematisch umfasst der "Stamm" des Y die beiden L-Ketten, die sich etwa auf halbem Weg von unten nach oben des Immunglobulin-Moleküls aufspalten und in einem etwa 90-Grad-Winkel divergieren. Die beiden L-Ketten verlaufen entlang der Außenseiten der "Arme" des Y oder der Teile der H-Ketten oberhalb des Splitpunkts. Somit bestehen sowohl der Stamm (zwei H-Ketten) als auch beide "Arme" (eine H-Kette, eine L-Kette) aus zwei parallelen Ketten. Die L-Ketten gibt es in zwei Typen, Kappa und Lambda. Diese Ketten interagieren alle miteinander entweder über Disulfid-(S-S)-Bindungen oder Wasserstoffbrücken.

Immunglobuline können auch in konstante (C) und variable (V) Anteile getrennt werden. Die C-Anteile lenken Aktivitäten, an denen alle oder die meisten Immunglobuline beteiligt sind, während die V-Bereiche an spezifische. binden Antigene (d. h. Proteine, die das Vorhandensein eines bestimmten Bakteriums, Virus oder eines anderen Fremdmoleküls signalisieren oder Entität). Die "Arme" von Antikörpern werden formal als Fab-Regionen bezeichnet, wobei "Fab" "Antigen-bindendes Fragment" bedeutet; der V-Teil davon umfasst nur die ersten 110 Aminosäuren der Fab-Region, nicht das Ganze, da die Teile des Fab Arme, die dem Verzweigungspunkt des Y am nächsten liegen, sind zwischen verschiedenen Antikörpern ziemlich konstant und werden als Teil des C. betrachtet Region.

Betrachten Sie als Analogie einen typischen Autoschlüssel, der einen Teil hat, der den meisten Schlüsseln gemein ist, unabhängig vom spezifischen Fahrzeug des Schlüssels ist für den Betrieb ausgelegt (z. B. das Teil, das Sie bei der Verwendung in der Hand halten) und ein Teil, der nur für das Fahrzeug in Frage. Der Griffteil kann mit der C-Komponente eines Antikörpers und der spezialisierte Teil mit der V-Komponente verglichen werden.

Der Teil der C-Komponente unter dem Y-Zweig, die Fc-Region genannt, kann als das Gehirn der Antikörperoperation angesehen werden. Unabhängig davon, was die V-Region in einem bestimmten Antikörpertyp tun soll, kontrolliert die C-Region die Ausführung ihrer Funktionen. Die C-Region von IgG und IgM aktiviert den Komplementweg, bei dem es sich um eine Reihe von unspezifischen "ersten Abwehrlinien" des Immunsystems handelt Reaktionen, die an Entzündungen, Phagozytose (bei der spezialisierte Zellen Fremdkörper physisch verschlingen) und Zellabbau beteiligt sind. Die C-Region von IgG bindet sowohl an diese Phagozyten als auch an "natürliche Killer" (NK)-Zellen; die C-Region von IgE bindet an Mastzellen, Basophile und Eosinophile.

Was die Einzelheiten der V-Region betrifft, so ist dieser hochvariable Streifen des Immunglobulinmoleküls selbst in hypervariable und Gerüstregionen unterteilt. Die Vielfalt der hypervariablen Ursachen ist, wie Ihre Intuition wahrscheinlich vermuten lässt, für die erstaunliche Vielfalt an Antigenen verantwortlich, die Immunglobuline im Schlüssel-in-Schloss-Stil erkennen können.

IgA macht etwa 15 Prozent der Antikörper im menschlichen System aus und ist damit die zweithäufigste Art von Immunglobulin. Im Blutserum finden sich jedoch nur etwa 6 Prozent. Im Serum kommt es in seiner monomeren Form vor – also als einzelnes Molekül in Y-Form wie oben beschrieben. In seiner sekretorischen Form existiert es jedoch als Dimer oder als zwei der Y-Monomere, die miteinander verbunden sind. Tatsächlich ist die dimere Form häufiger, da IgA in einer Vielzahl von biologischen Sekreten vorkommt, einschließlich Milch, Speichel, Tränen und Schleim. Es ist in der Regel unspezifisch in Bezug auf die Art der ausländischen Präsenzen, auf die es abzielt. Seine Anwesenheit auf den Schleimhäuten macht es zu einem wichtigen Torwächter an physisch gefährdeten Stellen oder an Stellen, an denen Mikroben leicht tiefer in den Körper eindringen können.

IgA hat eine Halbwertszeit von fünf Tagen. Die sekretorische Form hat insgesamt vier Stellen, an denen Antigene binden, zwei pro Y-Monomer. Diese werden richtig als Epitop-Bindungsstellen bezeichnet, da das Epitop der spezifische Teil jedes Eindringlings ist, der eine Immunreaktion auslöst. Da es in Schleimhäuten vorkommt, die hohen Mengen an Verdauungsenzymen ausgesetzt sind, hat IgA eine sekretorische Komponente, die verhindert, dass es durch diese Enzyme abgebaut wird.

IgD macht etwa 0,2 Prozent der Serumantikörper aus, oder etwa 1 von 500. Es ist ein Monomer und hat zwei Epitop-Bindungsstellen.

IgD wird als B-Zell-Rezeptor (auch sIg genannt) an die Oberfläche von B-Lymphozyten gebunden gefunden, wo es vermutlich Kontrolle der B-Lymphozyten-Aktivierung und -Suppression als Reaktion auf Signale von Immunglobulinen, die im Blut zirkulieren Plasma. IgD kann ein Faktor bei der aktiven Elimination von B-Lymphozyten sein, indem es selbstreaktive Autoantikörper erzeugt. Obwohl es seltsam erscheint, dass Antikörper jemals die Zellen angreifen, aus denen sie bestehen, kann diese Eliminierung manchmal eine übereifrige oder fehlgeleitete Immunantwort oder nehmen Sie B-Zellen aus dem Pool, wenn sie beschädigt sind und die Synthese nicht mehr hilfreich ist Produkte.

Neben seiner Rolle als De-facto-Zelloberflächenrezeptor wird IgD in geringerem Maße im Blut und in der Lymphflüssigkeit gefunden. Es wird auch angenommen, dass einige Menschen mit bestimmten Haptenen (antigenen Untereinheiten) auf Penicillin reagieren, weshalb einige Menschen wahrscheinlich allergisch auf dieses Antibiotikum reagieren; es kann auch mit gewöhnlichen, harmlosen Blutproteinen auf die gleiche Weise reagieren und dadurch eine Autoimmunreaktion bewirken.

IgE ist die seltenste der fünf Immunglobulineklassen und macht nur etwa 0,002 Prozent der Serumantikörper oder etwa 1/50.000stel aller zirkulierenden Immunglobuline aus. Dennoch spielt es eine wichtige Rolle bei der Immunantwort.

Wie IgD ist IgE ein Monomer und hat zwei antigene Bindungsstellen, eine an jedem "Arm". Es hat eine kurze Halbwertszeit von zwei Tagen. Es ist an Mastzellen und Basophile gebunden, die im Blut zirkulieren. Als solches ist es ein Mediator allergischer Reaktionen. Wenn ein Antigen an den Fab-Teil eines an eine Mastzelle gebundenen IgE-Moleküls bindet, bewirkt dies, dass die Mastzelle Histamin in den Blutkreislauf freisetzt. IgE ist auch an der Lyse oder dem chemischen Abbau von Parasiten der Protozoen-Art beteiligt (denken Sie an Amöben und andere ein- oder mehrzellige Eindringlinge). IgE wird auch als Reaktion auf das Vorhandensein von Helminthen (parasitären Würmern) und bestimmten Arthropoden gebildet.

Manchmal spielt IgE auch eine indirekte Rolle bei der Immunantwort, indem es andere Immunkomponenten zum Handeln anregt. IgE kann Schleimhautoberflächen schützen, indem es Entzündungen auslöst. Sie denken vielleicht, dass eine Entzündung etwas Unerwünschtes bedeutet, da sie dazu neigt, Schmerzen und Schwellungen zu verursachen. Aber Entzündungen ermöglichen neben vielen anderen Vorteilen für das Immunsystem IgG, bei denen es sich um Proteine ​​aus den Komplementwegen handelt, und weißen Blutkörperchen, in Gewebe einzudringen, um Eindringlingen entgegenzutreten.

IgG ist der dominierende Antikörper im menschlichen Körper und macht satte 85 Prozent aller Immunglobuline aus. Dies liegt unter anderem an seiner langen, wenn auch variablen Halbwertszeit von sieben bis 23 Tagen, abhängig von der jeweiligen IgG-Subklasse.

Wie drei der fünf Immunglobulin-Typen liegt IgG als Monomer vor. Es kommt hauptsächlich im Blut und in der Lymphe vor. Es hat die einzigartige Fähigkeit, bei schwangeren Frauen die Plazenta zu passieren und so den ungeborenen Fötus und das Neugeborene zu schützen. Seine Hauptaktivitäten umfassen die Verbesserung der Phagozytose bei Makrophagen (spezialisierte "Esser"-Zellen) und Neutrophilen (einer anderen Art von weißen Blutkörperchen); neutralisierende Toxine; und Inaktivieren von Viren und Abtöten von Bakterien. Dies verleiht IgG eine breite Palette von Funktionen, passend zu einem Antikörper, der im System so weit verbreitet ist. Es ist normalerweise der zweite Antikörper am Tatort, wenn ein Eindringling anwesend ist, dicht hinter IgM. Seine Präsenz wird in der anamnestischen Reaktion des Körpers stark erhöht. "Anamnestisch" bedeutet "nicht vergessen", und IgM reagiert auf einen Eindringling, dem es zuvor begegnet ist, mit einem sofortigen Anstieg seiner Zahl. Schließlich kann der Fc-Anteil von IgG an NK-Zellen binden, um einen Prozess in Gang zu setzen, der als antikörperabhängige zellvermittelte Zytotoxizität oder ADCC bezeichnet wird und die Auswirkungen eindringender Mikroben abtöten oder einschränken kann.

IgM ist der Koloss der Immunglobuline. Es existiert als Pentameter oder als Gruppe von fünf gebundenen IgM-Monomeren. IgM hat eine kurze Halbwertszeit (etwa fünf Tage) und macht etwa 13 bis 15 Prozent der Serumantikörper aus. Wichtig ist, dass es auch die erste Verteidigungslinie unter seinen vier Antikörper-Geschwistern ist, da es das erste Immunglobulin ist, das während einer typischen immunologischen Reaktion gebildet wird.

Da IgM ein Pentamer ist, hat es 10 Epitop-Bindungsstellen, was es zu einem erbitterten Gegner macht. Seine fünf Fc-Anteile können wie die der meisten anderen Immunglobuline den Komplement-Protein-Weg aktivieren und sind in dieser Hinsicht als "First Responder" der effizienteste Antikörpertyp. IgM agglutiniert eindringendes Material und zwingt einzelne Teile, zusammenzukleben, um sie leichter aus dem Körper zu entfernen. Es fördert auch die Lyse und Phagozytose von Mikroorganismen mit einer besonderen Affinität zur Verdrängung von Bakterien.

Monomere Formen von IgM existieren und werden hauptsächlich auf der Oberfläche von B-Lymphozyten als Rezeptoren oder sIg (wie bei IgD) gefunden. Interessanterweise hat der Körper im Alter von neun Monaten bereits IgM-Spiegel bei Erwachsenen produziert.

Dank der sehr hohen Variabilität des hypervariablen Anteils der Fab-Komponente jedes der fünf Immunglobuline kann eine astronomische Anzahl einzigartiger Antikörper über die fünf formalen Klassen. Dies wird durch die Tatsache verstärkt, dass die L- und H-Ketten auch in einer Reihe von Isotypen vorkommen, oder Ketten, die oberflächlich gleich angeordnet sind, aber unterschiedliche Aminosäuren enthalten. Tatsächlich gibt es 45 verschiedene "Kappa"-L-Ketten-Gene, 34 "Lambda"-L-Ketten-Gene und 90 H-Ketten-Gene für insgesamt 177, was wiederum über drei Millionen einzigartige Kombinationen von Genen ergibt.

Dies ist vom Standpunkt der Evolution und des Überlebens aus sinnvoll. Das Immunsystem muss nicht nur darauf vorbereitet sein, Eindringlingen entgegenzutreten, von denen es bereits "kennt", sondern es muss auch darauf vorbereitet sein, eine optimale Reaktion zu erzeugen für Eindringlinge, die es noch nie gesehen hat oder die ganz neu sind, wie zum Beispiel Influenzaviren, die sich selbst entwickelt haben Mutationen. Die Interaktion zwischen Wirt und Eindringling im Laufe der Zeit und zwischen Mikroben- und Wirbeltierarten ist in Wirklichkeit nur ein andauerndes, endloses „Wettrüsten“.