Ποιες είναι οι πέντε κατηγορίες ανοσοσφαιρινών;

Οι ανοσοσφαιρίνες, που ονομάζονται επίσης αντισώματα, είναι μόρια γλυκοπρωτεΐνης που αποτελούν σημαντικό μέρος του ανοσοποιητικό σύστημα, το οποίο είναι υπεύθυνο για την καταπολέμηση μολυσματικών ασθενειών και ξένων "εισβολών" περισσότερο γενικά. Συχνά συντομογραφείται ως «Ig», αντισώματα βρίσκονται στο αίμα και σε άλλα σωματικά υγρά ανθρώπων και άλλων σπονδυλωτών. Βοηθούν στον εντοπισμό και την καταστροφή ξένων ουσιών όπως τα μικρόβια (π.χ. βακτήρια, πρωτόζωα παράσιτα και ιοί).

Οι ανοσοσφαιρίνες ταξινομούνται σε πέντε κατηγορίες: IgA, IgD, IgE, IgG και IgM. Μόνο IgA, IgG και IgM βρίσκονται σε σημαντικές ποσότητες στο ανθρώπινο σώμα, αλλά όλοι είναι σημαντικοί ή δυνητικά σημαντικοί συντελεστές στην ανθρώπινη ανοσοαπόκριση.

Οι ανοσοσφαιρίνες παράγονται από Β-λεμφοκύτταρα, τα οποία είναι μια κατηγορία λευκοκυττάρων (λευκά αιμοσφαίρια). Πρόκειται για συμμετρικά μόρια σχήματος Υ που αποτελούνται από δύο μακρύτερες βαριές (Η) αλυσίδες και δύο βραχύτερες ελαφριές (L) αλυσίδες. Σχηματικά, το "στέλεχος" του Υ περιλαμβάνει τις δύο αλυσίδες L, οι οποίες χωρίζονται περίπου στα μισά του πυθμένα προς την κορυφή του μορίου ανοσοσφαιρίνης και αποκλίνουν σε γωνία περίπου 90 μοιρών. Οι δύο αλυσίδες L κινούνται κατά μήκος της εξωτερικής πλευράς των "βραχιόνων" του Υ, ή των τμημάτων των αλυσίδων Η πάνω από το σημείο διαχωρισμού. Έτσι, τόσο το στέλεχος (δύο αλυσίδες Η) όσο και οι δύο "βραχίονες" (μία αλυσίδα Η, μία αλυσίδα L) αποτελούνται από δύο παράλληλες αλυσίδες. Οι αλυσίδες L διατίθενται σε δύο τύπους, κάπα και λάμδα. Αυτές οι αλυσίδες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω δεσμών δισουλφιδίου (S-S) ή δεσμών υδρογόνου.

Οι ανοσοσφαιρίνες μπορούν επίσης να διαχωριστούν σε σταθερά (C) και μεταβλητά (V) τμήματα. Τα τμήματα C κατευθύνουν δραστηριότητες στις οποίες συμμετέχουν όλες ή οι περισσότερες ανοσοσφαιρίνες, ενώ οι περιοχές V συνδέονται με συγκεκριμένες αντιγόνα (δηλαδή, πρωτεΐνες που σηματοδοτούν την παρουσία συγκεκριμένου βακτηρίου, ιού ή άλλου ξένου μορίου ή οντότητα). Οι "βραχίονες" των αντισωμάτων ονομάζονται τυπικά περιοχές Fab, όπου "Fab" σημαίνει "θραύσμα σύνδεσης αντιγόνου". Το τμήμα V αυτού περιλαμβάνει μόνο τα πρώτα 110 αμινοξέα της περιοχής Fab, όχι το σύνολο, όπως τα τμήματα του Fab βραχίονες πλησιέστεροι στο σημείο διακλάδωσης του Υ είναι αρκετά σταθεροί μεταξύ διαφορετικών αντισωμάτων και θεωρούνται μέρος του C περιοχή.

Αναλογικά, σκεφτείτε ένα τυπικό κλειδί αυτοκινήτου, το οποίο έχει ένα τμήμα που είναι κοινό για τα περισσότερα πλήκτρα ανεξάρτητα από το συγκεκριμένο όχημα το κλειδί έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί (π.χ., το τμήμα που κρατάτε στο χέρι σας όταν το χρησιμοποιείτε) και ένα τμήμα που αφορά μόνο το όχημα σε ερώτηση. Το τμήμα λαβής μπορεί να παρομοιαστεί με το συστατικό C ενός αντισώματος και το εξειδικευμένο τμήμα με το συστατικό V.

Το τμήμα του συστατικού C κάτω από τον κλάδο του Υ, που ονομάζεται περιοχή Fc, μπορεί να θεωρηθεί ως ο εγκέφαλος της λειτουργίας του αντισώματος. Ανεξάρτητα από το τι έχει σχεδιαστεί η περιοχή V σε έναν δεδομένο τύπο αντισώματος, η περιοχή C ελέγχει τις εκτελέσεις των λειτουργιών της. Η περιοχή C των IgG και IgM είναι αυτό που ενεργοποιεί τη διαδρομή συμπληρώματος, τα οποία είναι ένα σύνολο μη ειδικής «πρώτης γραμμής άμυνας» ανοσοποιητικού αποκρίσεις που εμπλέκονται σε φλεγμονή, φαγοκυττάρωση (στην οποία εξειδικευμένα κύτταρα καταπλέουν φυσικά ξένα σώματα) και κυτταρική αποδόμηση. Η C περιοχή της IgG συνδέεται με αυτά τα φαγοκύτταρα καθώς επίσης και με τα κύτταρα "φυσικού φονέα" (NK). η περιοχή C του IgE συνδέεται με ιστιοκύτταρα, βασεόφιλα και ηωσινόφιλα.

Όσον αφορά τις λεπτομέρειες της περιοχής V, αυτή η εξαιρετικά μεταβλητή ταινία του μορίου ανοσοσφαιρίνης χωρίζεται από μόνη της σε περιοχές με δυνατότητα μεταβλητότητας και πλαισίου. Η ποικιλομορφία στον υπερμεταβλητό λόγο, όπως πιθανώς υποδηλώνει η διαίσθησή σας, είναι υπεύθυνη για την εκπληκτική σειρά αντιγόνων που οι ανοσοσφαιρίνες είναι σε θέση να αναγνωρίσουν, στιλ κλειδώματος.

Η IgA αντιπροσωπεύει περίπου το 15 τοις εκατό των αντισωμάτων στο ανθρώπινο σύστημα, καθιστώντας το το δεύτερο πιο κοινό είδος ανοσοσφαιρίνης. Ωστόσο, μόνο το 6% βρίσκεται στον ορό του αίματος. Στον ορό, βρίσκεται στη μονομερή του μορφή - δηλαδή, ως ένα μόριο σε σχήμα Υ όπως περιγράφεται παραπάνω. Ωστόσο, στο εκκριτικό του υπάρχει ως διμερές, ή δύο από τα μονομερή Υ που συνδέονται μεταξύ τους. Στην πραγματικότητα, η διμερής μορφή είναι πιο συχνή, καθώς το IgA παρατηρείται σε μια ευρεία ποικιλία βιολογικών εκκρίσεων, όπως γάλα, σάλιο, δάκρυα και βλέννα. Τείνει να μην είναι ειδικό όσον αφορά τους τύπους ξένων παρουσιών που στοχεύει. Η παρουσία του στις μεμβράνες των βλεννογόνων το καθιστά σημαντικό φύλακα πυλών σε φυσικά ευάλωτες τοποθεσίες ή στα σημεία στα οποία τα μικρόβια μπορούν εύκολα να βρουν τρόπους βαθύτερα στο σώμα.

Η IgA έχει χρόνο ημιζωής πέντε ημερών. Η εκκριτική μορφή συνολικά τέσσερις θέσεις στις οποίες δεσμεύονται αντιγόνα, δύο ανά Υ μονομερές. Αυτά ονομάζονται σωστά τοποθεσίες δέσμευσης επιτόπων, καθώς ο επίτοπος είναι το συγκεκριμένο μέρος κάθε εισβολέα που πυροδοτεί μια ανοσολογική αντίδραση. Επειδή βρίσκεται σε βλεννογόνους που εκτίθενται σε υψηλά επίπεδα πεπτικών ενζύμων, η IgA έχει ένα εκκριτικό συστατικό που το εμποδίζει να αποικοδομηθεί από αυτά τα ένζυμα.

Η IgD αποτελεί περίπου το 0,2 τοις εκατό των αντισωμάτων στον ορό ή περίπου 1 στα 500. Είναι ένα μονομερές και έχει δύο θέσεις σύνδεσης επιτόπου.

Η IgD βρίσκεται προσκολλημένη στην επιφάνεια των Β-λεμφοκυττάρων ως υποδοχέας Β-κυττάρου (ονομάζεται επίσης sIg), όπου πιστεύεται ότι ελέγξτε την ενεργοποίηση και καταστολή των λεμφοκυττάρων Β σε απόκριση σε σήματα από ανοσοσφαιρίνες που κυκλοφορούν στο αίμα πλάσμα αίματος. Η IgD μπορεί να είναι ένας παράγοντας στην ενεργή απομάκρυνση των Β-λεμφοκυττάρων δημιουργώντας αυτοαντιδρώντα αυτόματα αντισώματα. Ενώ φαίνεται περίεργο ότι τα αντισώματα θα προσβάλλουν ποτέ τα κύτταρα που τα δημιουργούν, μερικές φορές αυτή η αποβολή μπορεί να ελέγξει ένα υπερβολικά ενθουσιώδης ή λανθασμένη κατεύθυνση της ανοσολογικής απόκρισης ή βγάλτε τα Β κύτταρα από την πισίνα όταν είναι κατεστραμμένα και δεν συνθέτουν πλέον χρήσιμα προϊόντα.

Εκτός από τον ρόλο της ως de facto υποδοχέας κυτταρικής επιφάνειας, η IgD βρίσκεται σε μικρότερο βαθμό στο αίμα και στο λεμφικό υγρό. Πιστεύεται επίσης σε ορισμένα άτομα να αντιδράσουν με ορισμένα απτίνια (αντιγονικές υπομονάδες) στην πενικιλίνη, κάτι που είναι πιθανό γιατί μερικοί άνθρωποι είναι αλλεργικοί σε αυτό το αντιβιοτικό. Μπορεί επίσης να αντιδράσει με συνηθισμένες, ακίνδυνες πρωτεΐνες αίματος με τον ίδιο τρόπο, επηρεάζοντας έτσι μια αυτοάνοση απόκριση.

Η IgE είναι η πιο σπάνια από τις πέντε κατηγορίες ανοσοσφαιρινών, που αντιπροσωπεύει μόνο περίπου 0,002 τοις εκατό του αντισώματος ορού ή περίπου το 1 / 50,000 του συνόλου των κυκλοφορούντων ανοσοσφαιρινών. Ωστόσο, παίζει ζωτικό ρόλο στην ανοσοαπόκριση.

Όπως το IgD, το IgE είναι ένα μονομερές και έχει δύο αντιγονικές θέσεις σύνδεσης, μία σε κάθε "βραχίονα". Έχει μικρό χρόνο ημιζωής δύο ημερών. Συνδέεται με ιστιοκύτταρα και βασεόφιλα, τα οποία κυκλοφορούν στο αίμα. Ως εκ τούτου, είναι μεσολαβητής αλλεργικών αντιδράσεων. Όταν ένα αντιγόνο συνδέεται με το τμήμα Fab ενός μορίου IgE συνδεδεμένο με ένα ιστιοκύτταρο, αυτό προκαλεί το ιστιοκύτταρο να απελευθερώσει ισταμίνη στην κυκλοφορία του αίματος. Το IgE συμμετέχει επίσης στη λύση, ή στη χημική αποδόμηση, των παρασίτων της πρωτοζωικής ποικιλίας (σκεφτείτε amoebas και άλλους μονοκυτταρικούς ή πολυκυτταρικούς εισβολείς). Το IgE παράγεται επίσης ως απόκριση στην παρουσία ελμινθών (παρασιτικών σκουληκιών) και ορισμένων αρθρόποδων.

Μερικές φορές, το IgE παίζει επίσης έμμεσο ρόλο στην ανοσοαπόκριση γαλβανίζοντας άλλα ανοσοποιητικά συστατικά σε δράση. Το IgE μπορεί να προστατεύσει τις βλεννογόνες επιφάνειες ξεκινώντας φλεγμονή. Μπορεί να πιστεύετε ότι η φλεγμονή σημαίνει κάτι ανεπιθύμητο, καθώς τείνει να προκαλεί πόνο και πρήξιμο. Όμως, η φλεγμονή, μεταξύ των πολλών άλλων ανοσοποιητικών της πλεονεκτημάτων, επιτρέπει στο IgG, που είναι πρωτεΐνες από τις οδούς συμπληρώματος και τα λευκά αιμοσφαίρια να εισέρχονται στους ιστούς για να αντιμετωπίσουν τους εισβολείς.

Το IgG είναι το κυρίαρχο αντίσωμα στο ανθρώπινο σώμα, αντιπροσωπεύοντας το επιβλητικό 85% όλων των ανοσοσφαιρινών. Μέρος αυτού οφείλεται στη μακρά, αν και μεταβλητή, ημιζωή των επτά έως 23 ημερών, ανάλογα με την εν λόγω υποκατηγορία IgG.

Όπως τρεις από τους πέντε τύπους ανοσοσφαιρίνης, η IgG υπάρχει ως μονομερές. Βρίσκεται κυρίως στο αίμα και τη λέμφη. Έχει τη μοναδική ικανότητα να διασχίζει τον πλακούντα σε έγκυες γυναίκες, επιτρέποντάς του να προστατεύει το αγέννητο έμβρυο και το νεογέννητο μωρό. Οι κύριες δραστηριότητές του περιλαμβάνουν την ενίσχυση της φαγοκυττάρωσης σε μακροφάγους (εξειδικευμένα κύτταρα "τρώγοντας") και τα ουδετερόφιλα (άλλος τύπος λευκών αιμοσφαιρίων). εξουδετερωτικές τοξίνες και απενεργοποίηση ιών και θανάτωση βακτηρίων. Αυτό δίνει στην IgG μια ευρεία παλέτα λειτουργιών, κατάλληλη για ένα αντίσωμα που είναι τόσο διαδεδομένο στο σύστημα. Είναι συνήθως το δεύτερο αντίσωμα στη σκηνή όταν υπάρχει εισβολέας, ακολουθώντας πολύ πίσω από το IgM. Η παρουσία του αυξάνεται σε μεγάλο βαθμό στην αναμνηστική απόκριση του σώματος. Το «Anamnestic» μεταφράζεται σε «να μην ξεχνάμε», και το IgM ανταποκρίνεται σε έναν εισβολέα που αντιμετώπισε στο παρελθόν με άμεση αύξηση των αριθμών του. Τέλος, το τμήμα Fc της IgG μπορεί να δεσμευτεί σε κύτταρα ΝΚ για να ξεκινήσει μια διαδικασία που ονομάζεται κυτταροτοξικότητα που εξαρτάται από αντισώματα, ή ADCC, η οποία μπορεί να σκοτώσει ή να περιορίσει τις επιδράσεις της εισβολής μικροβίων.

Η IgM είναι ο κολοσσός των ανοσοσφαιρινών. Υπάρχει ως πεντάμετρο, ή ομάδα πέντε δεσμευμένων IgM μονομερών. Η IgM έχει μικρό χρόνο ημιζωής (περίπου πέντε ημέρες) και αποτελεί περίπου 13 έως 15 τοις εκατό των αντισωμάτων στον ορό. Είναι σημαντικό ότι είναι επίσης η πρώτη γραμμή άμυνας μεταξύ των τεσσάρων αδερφών του αντισώματος, που είναι η πρώτη ανοσοσφαιρίνη που έγινε κατά τη διάρκεια μιας τυπικής ανοσολογικής απόκρισης.

Επειδή το IgM είναι ένα πενταμερές, έχει 10 τοποθεσίες δέσμευσης επιτόπων, καθιστώντας τον έναν σκληρό αντίπαλο. Τα πέντε τμήματα του Fc, όπως εκείνα των περισσοτέρων άλλων ανοσοσφαιρινών, μπορούν να ενεργοποιήσουν την οδό συμπληρώματος-πρωτεΐνης και ως "πρώτος αποκρίτης" είναι ο πιο αποτελεσματικός τύπος αντισώματος από αυτή την άποψη. Το IgM συσσωματώνει υλικό εισβολής, αναγκάζοντας μεμονωμένα κομμάτια να κολλήσουν μεταξύ τους για ευκολότερο καθαρισμό από το σώμα. Προάγει επίσης τη λύση και τη φαγοκυττάρωση των μικροοργανισμών, με ιδιαίτερη συγγένεια για την αποβολή βακτηρίων.

Υπάρχουν μονομερείς μορφές IgM και βρίσκονται κυρίως στην επιφάνεια των Β-λεμφοκυττάρων ως υποδοχείς ή sIg (όπως με την IgD). Είναι ενδιαφέρον ότι το σώμα έχει ήδη παραγάγει επίπεδα IgM για ενήλικες έως την ηλικία των εννέα μηνών.

Χάρη στην πολύ υψηλή μεταβλητότητα του υπερμεταβλητού τμήματος του συστατικού Fab καθενός από τους πέντε ανοσοσφαιρίνες, ένας αστρονομικός αριθμός μοναδικών αντισωμάτων μπορεί να δημιουργηθεί στα πέντε επίσημα τάξεις. Αυτό αυξάνεται από το γεγονός ότι οι αλυσίδες L και Η έρχονται επίσης σε έναν αριθμό ισοτύπων ή αλυσίδων που είναι επιφανειακά οι ίδιες σε διάταξη αλλά περιέχουν διαφορετικά αμινοξέα. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν 45 διαφορετικά γονίδια αλυσίδας "κάππα", γονίδια αλυσίδας 34 "λάμδα" και γονίδια αλυσίδας 90 Η για συνολικά 177, με τη σειρά τους αποδίδοντας πάνω από τρία εκατομμύρια μοναδικούς συνδυασμούς γονιδίων.

Αυτό έχει νόημα από την άποψη της εξέλιξης και της επιβίωσης. Όχι μόνο το ανοσοποιητικό σύστημα πρέπει να είναι προετοιμασμένο να αντιμετωπίσει τους εισβολείς που ήδη το γνωρίζει, αλλά πρέπει επίσης να είναι προετοιμασμένο να δημιουργήσει μια βέλτιστη απόκριση σε εισβολείς που δεν έχει δει ποτέ, ή, εν προκειμένω, που είναι ολοκαίνουργιος στη φύση, όπως οι ιοί της γρίπης που έχουν εξελιχθεί μέσω μεταλλάξεις. Η αλληλεπίδραση ξενιστή-εισβολέα με την πάροδο του χρόνου και μεταξύ μικροβιακών και σπονδυλωτών ειδών δεν είναι παρά μια συνεχής, ατελείωτη «κούρσα όπλων».