Mis on viis immunoglobuliinide klassi?

Immunoglobuliinid, mida nimetatakse ka antikehadeks, on glükoproteiini molekulid, mis moodustavad olulise osa immuunsüsteem, mis vastutab rohkem nakkushaiguste ja välismaiste "invasioonide" vastu võitlemise eest üldiselt. Sageli lühendatult "Ig" antikehi leidub inimeste ja teiste selgroogsete loomade veres ja teistes kehavedelikes. Need aitavad tuvastada ja hävitada võõraid aineid nagu mikroobid (nt bakterid, algloomade parasiidid ja viirused).

Immunoglobuliinid liigitatakse viide kategooriasse: IgA, IgD, IgE, IgG ja IgM. Ainult IgA, IgG ja IgM leidub inimkehas märkimisväärses koguses, kuid kõik need on olulised või potentsiaalselt olulised inimese immuunvastuse soodustajad.

Immunoglobuliine toodavad B-lümfotsüüdid, mis kuuluvad leukotsüütide (valgete vereliblede) klassi. Need on sümmeetrilised Y-kujulised molekulid, mis koosnevad kahest pikemast raskest (H) ahelast ja kahest lühemast kergest (L) ahelast. Skeemiliselt hõlmab Y "tüvi" kahte L-ahelat, mis jagunevad immunoglobuliini molekuli põhjast kuni ülaosani umbes pooleks ja lahknevad umbes 90-kraadise nurga all. Kaks L-ahelat kulgevad mööda Y "õlavarre" väliskülgi või H-ahela osi, mis paiknevad jaotuspunkti kohal. Seega koosnevad nii vars (kaks H-ahelat) kui ka mõlemad "käed" (üks H-ahel, üks L-ahel) kahest paralleelsest ahelast. L-ahelaid on kahte tüüpi, kappa ja lambda. Need ahelad suhtlevad omavahel kas disulfiidsidemete (S-S) või vesiniksidemete kaudu.

Immunoglobuliine saab jagada ka konstantseteks (C) ja muutuvateks (V) osadeks. C osad suunavad aktiivsust, milles osalevad kõik või enamik immunoglobuliine, samas kui V piirkonnad seonduvad spetsiifilistega - antigeenid (s.t valgud, mis annavad märku konkreetse bakteri, viiruse või muu võõrkeha või üksus). Antikehade "käsi" nimetatakse ametlikult Fab piirkondadeks, kus "Fab" tähendab "antigeeni siduvat fragmenti"; selle V osa sisaldab ainult Fab piirkonna esimesi 110 aminohapet, mitte kogu asja, kuna Fab osa Y hargnemispunktile lähimad käed on erinevate antikehade vahel üsna konstantsed ja neid peetakse C osaks piirkonnas.

Analoogia mõttes võtmeks võtmeks tüüpiline autovõti, millel on osa, mis on ühine enamusele võtmetest, olenemata konkreetsest sõidukist on loodud töötama (nt osa, mida selle kasutamisel käes hoiate) ja osa, mis on omane ainult sõidukile küsimus. Käepideme osa saab võrrelda antikeha C komponendiga ja spetsialiseeritud osa V komponendiga.

C-komponendi osa, mis asub Y haru all, nimetatakse Fc piirkonnaks, võib mõelda kui antikeha operatsiooni aju. Sõltumata sellest, mida V piirkond teatud tüüpi antikehades tegema peaks, kontrollib C piirkond oma funktsioonide täitmist. IgG ja IgM C piirkond aktiveerib komplemendi raja, mis on mittespetsiifilise "esimese kaitseliini" immuunsuse komplekt reaktsioonid, mis on seotud põletiku, fagotsütoosiga (mille käigus spetsialiseerunud rakud neelavad füüsiliselt võõrkehi) ja rakkude lagunemisega. IgG C piirkond seondub nii nende fagotsüütide kui ka "looduslike tapja" (NK) rakkudega; IgE C-piirkond seondub nuumrakkude, basofiilide ja eosinofiilidega.

Mis puutub V piirkonna üksikasjadesse, siis see immunoglobuliini molekuli väga varieeruv riba on ise jaotatud hüpervarieeruvateks ja raamistikupiirkondadeks. Hüpervarieeruva põhjuse mitmekesisus, nagu teie intuitsioon ilmselt ütleb, on vastutav selle antigeenide hämmastava valiku eest, mida immunoglobuliinid on võimelised ära tundma, võtmega lukus-stiilis.

IgA moodustab umbes 15 protsenti inimese süsteemis leiduvatest antikehadest, mistõttu on see kõige tavalisem immunoglobuliini tüüp. Vereseerumist leitakse siiski ainult umbes 6 protsenti. Seerumis leidub seda monomeersel kujul - see tähendab ühe molekulina Y-kujuliselt, nagu eespool kirjeldatud. Sekretäris, mis pärineb, eksisteerib see aga dimeerina või kahe omavahel ühendatud Y monomeerina. Tegelikult on dimeerne vorm tavalisem, kuna IgA-d nähakse mitmesugustes bioloogilistes sekretsioonides, sealhulgas piimas, süljes, pisarates ja limas. See kipub olema mittespetsiifiline selle suhtes, millist tüüpi välismaiseid kohalolekuid ta sihib. Selle olemasolu limaskestadel muudab selle oluliseks väravavahiks füüsiliselt haavatavates kohtades või kohtades, kus mikroobid võivad hõlpsasti leida viise kehasse.

IgA poolväärtusaeg on viis päeva. Sekretoorne vorm moodustab kokku neli saiti, kus antigeenid seonduvad, kaks Y monomeeri kohta. Neid nimetatakse õigesti epitoobiga seonduvateks saitideks, kuna epitoop on iga sissetungija spetsiifiline osa, mis käivitab immuunreaktsiooni. Kuna seda leidub limaskestades, mis puutuvad kokku seedeensüümide kõrge tasemega, on IgA-l sekretoorne komponent, mis takistab selle lagunemist nende ensüümide toimel.

IgD moodustab umbes 0,2 protsenti seerumi antikehadest ehk umbes 1 500-st. See on monomeer ja sellel on kaks epitoobiga seonduvat saiti.

IgD leitakse B-lümfotsüütide pinnal B-raku retseptorina (nimetatakse ka sIg), kus see arvatakse kontrollivad B-lümfotsüütide aktivatsiooni ja supressiooni vastusena vereringes olevate immunoglobuliinide signaalidele plasma. IgD võib olla B-lümfotsüütide aktiivse eliminatsiooni tegur isereageerivate autoantikehade tekitamise kaudu. Kuigi tundub uudishimulik, et antikehad ründaksid neid moodustavaid rakke, võib mõnikord see eliminatsioon kontrollida ülipüüdlik või valesti suunatud immuunvastus või võtke B-rakud basseinist välja, kui need on kahjustatud ja ei sünteesita enam kasulikke tooted.

Lisaks faktilisele rakupinna retseptorile on IgD vähemal määral leitud veres ja lümfivedelikus. Samuti arvatakse, et mõned inimesed reageerivad penitsilliini teatud hapteenidega (antigeensed subühikud), mistõttu on mõnedel inimestel selle antibiootikumi suhtes allergia; see võib samamoodi reageerida ka tavaliste, kahjutute verevalkudega, mõjutades seeläbi autoimmuunset vastust.

IgE on viiest immunoglobuliinide klassist kõige haruldasem, moodustades ainult umbes 0,002 protsenti seerumi antikehadest ehk umbes 1/50 000. ringlevatest immunoglobuliinidest. Sellest hoolimata mängib see immuunvastuses ülitähtsat rolli.

Nagu IgD, on ka IgE monomeer ja sellel on kaks antigeenset sidumissaiti, üks mõlemal "käsivarrel". Selle poolväärtusaeg on lühike, kaks päeva. See on seotud nuumrakkudega ja basofiilidega, mis ringlevad veres. Sellisena on see allergiliste reaktsioonide vahendaja. Kui antigeen seondub nuumrakuga seotud IgE molekuli Fab-osaga, põhjustab see nuumrakul histamiini vereringesse vabanemist. IgE osaleb ka algloomade sordi parasiitide lüüsimises või keemilises lagundamises (mõelge amööbidele ja teistele ühe- või mitmerakulistele sissetungijatele). IgE valmistatakse ka vastusena helmintide (parasiitsed ussid) ja teatud lülijalgsete esinemisele.

Mõnikord mängib IgE kaudset rolli immuunvastuses, ergutades teisi immuunkomponente toimima. IgE suudab limaskesta pindu kaitsta, käivitades põletiku. Võite arvata, et põletik tähistab midagi ebasoovitavat, kuna see kipub põhjustama valu ja turset. Kuid paljude teiste immuunsuse eeliste hulgas võimaldab põletik sissetungijatele vastu astumiseks IgG, mis on komplemendi radade valgud, ja valged verelibled.

IgG on inimese kehas domineeriv antikeha, moodustades tohutult 85 protsenti kõigist immunoglobuliinidest. Osa sellest tuleneb pika, ehkki varieeruvast poolväärtusajast 7–23 päeva, olenevalt IgG alaklassist.

Nagu kolm viiest immunoglobuliini tüübist, eksisteerib ka IgG monomeerina. Seda leidub peamiselt veres ja lümfis. Sellel on ainulaadne võime rasedatel naistel platsentat läbida, võimaldades kaitsta sündimata loodet ja vastsündinud last. Selle põhitegevuseks on fagotsütoosi soodustamine makrofaagides (spetsialiseerunud "sööjarakud") ja neutrofiilides (teist tüüpi valgete vereliblede tüüp); toksiinide neutraliseerimine; viiruste inaktiveerimine ja bakterite hävitamine. See annab IgG-le laia funktsioonipaleti, mis sobib antikehaga, mis on süsteemis nii levinud. Tavaliselt on see sissetungija kohal olev antikeha antikeha, mis on IgM-i taga. Selle olemasolu on organismi anamneesilises reaktsioonis märkimisväärselt suurenenud. "Anamnestiline" tähendab "unustamata jätmist" ja IgM reageerib sissetungijale, keda ta on varem kohanud, oma arvukuse kohese tõusuga. Lõpuks võib IgG Fc osa seonduda NK-rakkudega, et käivitada protsess, mida nimetatakse antikehadest sõltuvast raku vahendatud tsütotoksilisuseks või ADCC-ks, mis võib hävitada või piirata sissetungivate mikroobide mõju.

IgM on immunoglobuliinide koloss. See eksisteerib pentameetri või viie seotud IgM monomeeri rühmana. IgM on lühikese poolväärtusajaga (umbes viis päeva) ja moodustab umbes 13 kuni 15 protsenti seerumi antikehadest. Oluline on see, et see on ka esimene kaitseliin oma nelja antikeha-venna seas, olles esimene tüüpilise immunoloogilise vastuse ajal valmistatud immunoglobuliin.

Kuna IgM on pentameer, on sellel 10 epitoobiga seonduvat saiti, mis teeb sellest ägeda vastase. Selle viis Fc osa, nagu enamikus teistes immunoglobuliinides, võivad aktiveerida komplemendi-valgu raja ja on "esimese ravivastajana" selles osas kõige tõhusam antikeha tüüp. IgM aglutineerib sissetungiva materjali, sundides üksikuid tükke kehast hõlpsamaks puhastamiseks kokku kleepuma. Samuti soodustab see mikroorganismide lüüsi ja fagotsütoosi, eriti afiinselt bakterite väljatõrjumise suhtes.

IgM monomeersed vormid on olemas ja neid leidub peamiselt B-lümfotsüütide pinnal retseptorite või sIg-na (nagu IgD puhul). Huvitav on see, et organism on üheksa kuu vanuseks juba täiskasvanud IgM-i tootnud.

Tänu iga viie Fab-komponendi hüpervarieeruva osa väga suurele varieeruvusele immunoglobuliinide abil saab nende viie formaalse kohta luua astronoomilise hulga unikaalseid antikehi klassides. Seda täiendab asjaolu, et L- ja H-ahelatel on ka mitmeid isotüüpe või ahelaid, mis on pealiskaudselt ühesugused, kuid sisaldavad erinevaid aminohappeid. Tegelikult on 45 erinevat "kappa" L-ahela geeni, 34 "lambda" L-ahela geeni ja 90 H-ahela geeni kokku 177-st, andes omakorda üle kolme miljoni ainulaadse geenikombinatsiooni.

See on mõistlik evolutsiooni ja ellujäämise seisukohalt. Immuunsüsteem peab olema mitte ainult valmis astuma sissetungijate vastu, mida ta juba teab, vaid peab olema valmis looma ka optimaalse vastuse sissetungijatele, keda ta pole kunagi varem näinud või mis on oma olemuselt täiesti uued, näiteks gripiviirused, mis on ise arenenud mutatsioonid. Peremeesorganismi sissetungija interaktsioon aja jooksul ning mikroobide ja selgroogsete liikide vahel pole tegelikult midagi muud kui käimasolev, lõpmatu "võidurelvastumine".