Mitkä ovat viisi immunoglobuliiniluokkaa?

Immunoglobuliinit, joita kutsutaan myös vasta-aineiksi, ovat glykoproteiinimolekyylit, jotka muodostavat tärkeän osan immuunijärjestelmä, joka on vastuussa tartuntatautien ja ulkomaisten "hyökkäysten" torjunnasta yleisesti. Usein lyhennettynä "Ig" -vasta-aineita löytyy ihmisten ja muiden selkärankaisten eläinten verestä ja muista ruumiinnesteistä. Ne auttavat tunnistamaan ja tuhoamaan vieraita aineita, kuten mikrobeja (esim. Bakteerit, alkueläinlohit ja virukset).

Immunoglobuliinit luokitellaan viiteen luokkaan: IgA, IgD, IgE, IgG ja IgM. Ainoastaan ​​IgA: ta, IgG: tä ja IgM: ää esiintyy merkittävissä määrin ihmiskehossa, mutta kaikki ovat tärkeitä tai mahdollisesti tärkeitä tekijöitä ihmisen immuunivasteessa.

Immunoglobuliineja tuottavat B-lymfosyytit, jotka ovat leukosyyttien (valkosolujen) luokka. Ne ovat symmetrisiä Y: n muotoisia molekyylejä, jotka koostuvat kahdesta pidemmästä raskasta (H) ketjusta ja kahdesta lyhyemmästä kevyestä (L) ketjusta. Kaavamaisesti Y: n "varsi" sisältää kaksi L-ketjua, jotka hajoavat toisistaan ​​noin puolivälissä immunoglobuliinimolekyylin alhaalta ylöspäin ja eroavat noin 90 asteen kulmassa. Kaksi L-ketjua kulkevat Y: n "käsivarsien" ulkopintoja tai H-ketjujen osia jakopisteen yläpuolella. Siten sekä varsi (kaksi H-ketjua) että molemmat "varret" (yksi H-ketju, yksi L-ketju) koostuvat kahdesta yhdensuuntaisesta ketjusta. L-ketjuja on kahta tyyppiä, kappa ja lambda. Nämä ketjut ovat kaikki vuorovaikutuksessa toistensa kanssa joko disulfidisidosten (S-S) tai vetysidosten kautta.

Immunoglobuliinit voidaan myös jakaa vakio- (C) ja vaihteleviin (V) osiin. C-osat ohjaavat aktiivisuutta, johon kaikki tai suurin osa immunoglobuliineista osallistuu, kun taas V-alueet sitoutuvat spesifisiin - antigeenit (ts. proteiinit, jotka ilmoittavat tietyn bakteerin, viruksen tai muun vieraan molekyylin tai yksikkö). Vasta-aineiden "käsivarret" kutsutaan muodollisesti Fab-alueiksi, joissa "Fab" tarkoittaa "antigeeniä sitovaa fragmenttia"; tämän V-osa sisältää vain Fab-alueen 110 ensimmäistä aminohappoa, ei koko juttua, koska Fab-osan Y: n haarautumispistettä lähinnä olevat käsivarret ovat melko vastaavia eri vasta-aineiden välillä ja niitä pidetään osana C: tä alueella.

Harkitse vastaavasti tyypillistä auton avainta, jossa on osa, joka on yhteinen useimmille avaimille avaimesta riippumatta. on suunniteltu toimimaan (esim. osa, jota pidät kädessäsi käyttäessäsi sitä) ja osa, joka on ominainen vain ajoneuvolle kysymys. Kahvaosa voidaan verrata vasta-aineen C-komponenttiin ja erikoistunut osa V-komponenttiin.

Y-haaran alapuolella oleva C-komponentin osa, jota kutsutaan Fc-alueeksi, voidaan ajatella vasta-ainetoiminnan aivoina. Riippumatta siitä, mitä V-alue on suunniteltu tekemään tietyn tyyppisessä vasta-aineessa, C-alue kontrolloi toimintojensa suorittamista. IgG: n ja IgM: n C-alue aktivoi komplementtireitin, joka on joukko epäspesifisiä "ensimmäisen puolustuslinjan" immuunijärjestelmiä. reaktiot, joihin liittyy tulehdus, fagosytoosi (jossa erikoistuneet solut nielevät fyysisesti vieraita kappaleita) ja solujen hajoaminen. IgG: n C-alue sitoutuu näihin fagosyytteihin samoin kuin "luonnollisiin tappaja" (NK) -soluihin; IgE: n C-alue sitoutuu syöttösoluihin, basofiileihin ja eosinofiileihin.

Mitä tulee V-alueen yksityiskohtiin, tämä immunoglobuliinimolekyylin erittäin vaihteleva kaista on itsessään jaettu hypervariaabeleihin ja runkoalueisiin. Hyvin vaihtelevan syyn monimuotoisuus, kuten intuitiosi todennäköisesti viittaa, on vastuussa hämmästyttävästä antigeenivalikoimasta, jonka immunoglobuliinit pystyvät tunnistamaan, avain lukitus -tyyliin.

IgA: n osuus ihmisen järjestelmässä olevista vasta-aineista on noin 15 prosenttia, joten se on toiseksi yleisin immunoglobuliinityyppi. Veriseerumista löytyy kuitenkin vain noin 6 prosenttia. Seerumissa se esiintyy monomeerisessä muodossaan - eli yhtenä molekyylinä Y-muodossa, kuten yllä on kuvattu. Sen eritteessä, joka on peräisin, se esiintyy kuitenkin dimeerinä tai kahtena Y-monomeeristä toisiinsa kytkettynä. Itse asiassa dimeerinen muoto on yleisempi, koska IgA: ta nähdään monenlaisissa biologisissa eritteissä, mukaan lukien maito, sylki, kyyneleet ja lima. Se on yleensä epäspesifinen sen kohteena olevien ulkomaisten läsnäolotyyppien suhteen. Sen läsnäolo limakalvoilla tekee siitä tärkeän portinvartijan fyysisesti haavoittuvissa paikoissa tai paikoissa, joissa mikrobit voivat helposti löytää tiensä syvemmälle kehoon.

IgA: n puoliintumisaika on viisi päivää. Sekretorinen muoto muodostuu yhteensä neljästä kohdasta, joihin antigeenit sitoutuvat, kaksi Y-monomeeria kohden. Näitä kutsutaan oikein epitooppia sitoviksi paikoiksi, koska epitooppi on minkä tahansa hyökkääjän spesifinen osa, joka laukaisee immuunireaktion. Koska IgA: ta esiintyy limakalvoissa, jotka ovat alttiina suurille ruuansulatusentsyymitasoille, IgA: lla on eritysosa, joka estää sitä hajoamasta näiden entsyymien avulla.

IgD muodostaa noin 0,2 prosenttia seerumin vasta-aineista tai noin 1 500: sta. Se on monomeeri ja sillä on kaksi epitooppia sitovaa kohtaa.

IgD löytyy kiinnittyneenä B-lymfosyyttien pintaan B-solureseptorina (kutsutaan myös sIg: ksi), missä sen uskotaan hallita B-lymfosyyttien aktivaatiota ja tukahduttamista vasteena veressä kiertäville immunoglobuliinien signaaleille plasma. IgD voi olla tekijä B-lymfosyyttien aktiivisessa eliminoinnissa tuottamalla itsereaktiivisia auto-vasta-aineita. Vaikka näyttää olevan utelias, että vasta-aineet hyökkäävät koskaan niitä soluja muodostaviin soluihin, joskus tämä eliminaatio voi hallita yli-innokas tai väärin suuntautunut immuunivaste tai vie B-solut altaasta, kun ne ovat vaurioituneet eivätkä enää syntetisoi hyödyllisiä Tuotteet.

Sen lisäksi, että IgD on tosiasiallisesti solun pinnan reseptori, IgD: tä löytyy vähemmän veressä ja imusuonissa. Joidenkin ihmisten uskotaan myös reagoivan tiettyjen penisilliinillä olevien hapteenien (antigeenisten alayksiköiden) kanssa, minkä vuoksi jotkut ihmiset ovat todennäköisesti allergisia tälle antibiootille; se voi myös reagoida tavallisten, vaarattomien veriproteiinien kanssa samalla tavalla, mikä saa aikaan autoimmuunivasteen.

IgE on harvinaisin viidestä immunoglobuliiniluokasta, ja sen osuus seerumin vasta-aineista on vain noin 0,002 prosenttia tai noin 1/50 000. kaikista kiertävistä immunoglobuliineista. Siitä huolimatta sillä on tärkeä rooli immuunivasteessa.

Kuten IgD, IgE on monomeeri ja sillä on kaksi antigeenistä sitoutumiskohtaa, yksi kummassakin "käsivarressa". Sen puoliintumisaika on lyhyt, kaksi päivää. Se on sitoutunut syöttösoluihin ja basofiileihin, jotka kiertävät veressä. Sellaisena se on allergisten reaktioiden välittäjä. Kun antigeeni sitoutuu syöttösoluun sitoutuneen IgE-molekyylin Fab-osaan, tämä saa syöttösolun vapauttamaan histamiinia verenkiertoon. IgE osallistuu myös alkueläinlajikkeen loisten hajoamiseen tai kemialliseen hajoamiseen (ajattele ameboja ja muita yksisoluisia tai monisoluisia hyökkääjiä). IgE valmistetaan myös vastauksena helminttien (loismatojen) ja tiettyjen niveljalkaisten läsnäoloon.

Toisinaan IgE: llä on myös epäsuora rooli immuunivasteessa galvanoimalla muut immuunikomponentit toimintaan. IgE voi suojata limakalvopintoja aloittamalla tulehduksen. Saatat ajatella, että tulehdus merkitsee jotain ei-toivottua, koska se yleensä aiheuttaa kipua ja turvotusta. Mutta tulehdus, monien muiden immuunihyötyjen lisäksi, mahdollistaa IgG: n, joka on komplementtireittien proteiineja, ja valkosolujen pääsyn kudoksiin hyökkääjien kohtaamiseksi.

IgG on hallitseva vasta-aine ihmiskehossa, mikä on huimat 85 prosenttia kaikista immunoglobuliineista. Osa tästä johtuu sen pitkästä, vaikkakin vaihtelevasta, puoliintumisajasta seitsemästä 23 päivään, riippuen kyseessä olevasta IgG-alaluokasta.

Kuten kolme viidestä immunoglobuliinityypistä, IgG esiintyy monomeerina. Se löytyy pääasiassa verestä ja imusolmukkeista. Sillä on ainutlaatuinen kyky ylittää istukka raskaana olevilla naisilla, jolloin se voi suojata syntymättömää sikiötä ja vastasyntynyttä lasta. Sen päätoimintoihin kuuluu fagosytoosin tehostaminen makrofageissa (erikoistuneet "syöjäsolut") ja neutrofiileissä (toinen valkosolujen tyyppi); neutraloimalla toksiineja; ja virusten inaktivointi ja bakteerien tappaminen. Tämä antaa IgG: lle laajan toimintavalikoiman, joka sopii vasta-aineelle, joka on niin yleinen järjestelmässä. Se on yleensä kohtauksen toinen vasta-aine, kun hyökkääjä on läsnä, lähellä IgM: ää. Sen läsnäolo on huomattavasti lisääntynyt kehon anamneesivasteessa. "Anamnestinen" tarkoittaa "unohtamatta jättämistä", ja IgM reagoi hyökkääjään, jonka se on aiemmin kohdannut, välittömällä piikkiluvullaan. Lopuksi IgG: n Fc-osa voi sitoutua NK-soluihin saadakseen liikkeelle prosessin, jota kutsutaan vasta-aineesta riippuvaksi soluvälitteiseksi sytotoksisuudeksi tai ADCC: ksi, joka voi tappaa tai rajoittaa tunkeutuvien mikrobien vaikutuksia.

IgM on immunoglobuliinien kolossi. Se esiintyy pentametrinä tai viiden sitoutuneen IgM-monomeerin ryhmänä. IgM: llä on lyhyt puoliintumisaika (noin viisi päivää) ja se muodostaa noin 13-15 prosenttia seerumin vasta-aineista. Mikä tärkeintä, se on myös ensimmäinen puolustuslinja neljän vasta-aine-sisaruksensa joukossa, mikä on ensimmäinen immunoglobuliini, joka on valmistettu tyypillisen immunologisen vasteen aikana.

Koska IgM on pentameeri, sillä on 10 epitooppia sitovaa kohtaa, mikä tekee siitä kovan vastustajan. Sen viisi Fc-osaa, kuten useimpien muiden immunoglobuliinien, voivat aktivoida komplementti-proteiinireitin, ja "ensimmäisenä vastaajana" on tässä suhteessa tehokkain vasta-ainetyyppi. IgM agglutinoi tunkeutuvan materiaalin ja pakottaa yksittäiset kappaleet tarttumaan yhteen helpottaakseen poistumista kehosta. Se edistää myös mikro-organismien hajoamista ja fagosytoosia, erityisesti affiniteetilla bakteerien syrjäyttämiseen.

IgM: n monomeerisiä muotoja on olemassa ja niitä esiintyy pääasiassa B-lymfosyyttien pinnalla reseptoreina tai sIg: nä (kuten IgD: n kanssa). Mielenkiintoista on, että elimistö on jo tuottanut aikuisten IgM-tasoja yhdeksän kuukauden iässä.

Kummankin viiden Fab-komponentin hypervaihtuvan osan erittäin suuren vaihtelun ansiosta immunoglobuliinien avulla voidaan muodostaa tähtitieteellinen määrä ainutlaatuisia vasta-aineita viidelle muodolliselle luokat. Tätä lisää se tosiasia, että L- ja H-ketjuja on myös useita isotyyppejä tai ketjuja, jotka ovat järjestyksessä pinnallisesti samat, mutta sisältävät erilaisia ​​aminohappoja. Itse asiassa on 45 erilaista "kappa" L-ketjun geeniä, 34 "lambda" L-ketjun geeniä ja 90 H-ketjun geeniä yhteensä 177, mikä puolestaan ​​tuottaa yli kolme miljoonaa ainutlaatuista geenikombinaatiota.

Tämä on järkevää evoluution ja selviytymisen näkökulmasta. Immuunijärjestelmän on paitsi oltava valmis kohtaamaan hyökkääjät, joista se "tietää", mutta sen on myös oltava valmis luomaan optimaalinen vaste hyökkääjille, joita se ei ole koskaan nähnyt tai jotka ovat luonteeltaan aivan uusia, kuten influenssaviruksia, jotka ovat itse kehittäneet mutaatiot. Isännän ja hyökkääjän vuorovaikutus ajan myötä sekä mikrobi- ja selkärankaisten lajien välillä on oikeastaan ​​vain jatkuva, lopetettava "aseiden kilpailu".