Quali sono le cinque classi di immunoglobuline?

Le immunoglobuline, dette anche anticorpi, sono molecole glicoproteiche che costituiscono una parte importante del sistema immunitario, responsabile della lotta alle malattie infettive e alle "invasioni" straniere altro in genere. Spesso abbreviati come "Ig", gli anticorpi si trovano nel sangue e in altri fluidi corporei di esseri umani e altri animali vertebrati. Aiutano a identificare e distruggere sostanze estranee come i microbi (ad esempio batteri, protozoi parassiti e virus).

Le immunoglobuline sono classificate in cinque categorie: IgA, IgD, IgE, IgG e IgM. Solo IgA, IgG e IgM si trovano in quantità significative nel corpo umano, ma sono tutti fattori importanti o potenzialmente importanti per la risposta immunitaria umana.

Le immunoglobuline sono prodotte dai linfociti B, che sono una classe di leucociti (globuli bianchi). Sono molecole simmetriche a forma di Y costituite da due catene pesanti più lunghe (H) e due catene leggere più corte (L). Schematicamente, il "gambo" della Y include le due catene L, che si dividono circa a metà dalla parte inferiore alla parte superiore della molecola di immunoglobulina e divergono con un angolo di circa 90 gradi. Le due catene L corrono lungo i lati esterni dei "bracci" della Y, o le porzioni delle catene H sopra il punto di divisione. Quindi, sia lo stelo (due catene H) che entrambi i "bracci" (una catena H, una catena L) sono costituiti da due catene parallele. Le catene a L sono di due tipi, kappa e lambda. Queste catene interagiscono tra loro tramite legami disolfuro (S-S) o legami idrogeno.

Le immunoglobuline possono anche essere separate in porzioni costanti (C) e variabili (V). Le porzioni C dirigono attività a cui partecipano tutte o la maggior parte delle immunoglobuline, mentre le aree V si legano a specifiche antigeni (cioè proteine ​​che segnalano la presenza di un particolare batterio, virus o altra molecola estranea o entità). Le "braccia" degli anticorpi sono formalmente chiamate regioni Fab, dove "Fab" significa "frammento legante l'antigene"; la porzione V di questo include solo i primi 110 amminoacidi della regione Fab, non l'intera cosa, come le porzioni del Fab i bracci più vicini al punto di diramazione della Y sono abbastanza costanti tra diversi anticorpi e sono considerati parte del C regione.

Per analogia, si consideri una tipica chiave dell'auto, che ha una parte comune alla maggior parte delle chiavi indipendentemente dal veicolo specifico la chiave è progettato per funzionare (ad esempio, la parte che tieni in mano quando lo usi) e una parte specifica solo per il veicolo in domanda. La porzione di impugnatura può essere paragonata al componente C di un anticorpo e la porzione specializzata al componente V.

La parte del componente C al di sotto del ramo della Y, chiamata regione Fc, può essere pensata come il cervello dell'operazione anticorpale. Indipendentemente da ciò che la regione V è progettata per fare in un dato tipo di anticorpo, la regione C controlla le esecuzioni delle sue funzioni. La regione C di IgG e IgM è ciò che attiva la via del complemento, che sono un insieme di "prima linea di difesa" immunitaria non specifica. risposte coinvolte nell'infiammazione, nella fagocitosi (in cui cellule specializzate inghiottono fisicamente corpi estranei) e nella degradazione cellulare. La regione C delle IgG si lega a questi fagociti così come alle cellule "natural killer" (NK); la regione C delle IgE si lega ai mastociti, ai basofili e agli eosinofili.

Per quanto riguarda i particolari della regione V, questa striscia altamente variabile della molecola dell'immunoglobulina è essa stessa suddivisa in regioni ipervariabili e regioni quadro. La diversità nella ragione ipervariabile, come probabilmente suggerisce la tua intuizione, è responsabile della straordinaria gamma di antigeni che le immunoglobuline sono in grado di riconoscere, in stile key-in-lock.

L'IgA rappresenta circa il 15% degli anticorpi nel sistema umano, rendendolo il secondo tipo più comune di immunoglobuline. Tuttavia, solo il 6% circa si trova nel siero del sangue. Nel siero si trova nella sua forma monomerica, cioè come singola molecola a forma di Y come descritto sopra. Nella sua secrezione da, tuttavia, esiste come un dimero, o due dei monomeri Y legati tra loro. In effetti, la forma dimerica è più comune, poiché l'IgA è presente in un'ampia varietà di secrezioni biologiche, tra cui latte, saliva, lacrime e muco. Tende ad essere aspecifico in termini di tipi di presenze straniere a cui si rivolge. La sua presenza sulle membrane mucose lo rende un importante custode in luoghi fisicamente vulnerabili, o nei punti in cui i microbi potrebbero facilmente trovare vie più profonde nel corpo.

IgA ha un'emivita di cinque giorni. La forma secretoria come un totale di quattro siti in cui legare gli antigeni, due per monomero Y. Questi sono propriamente chiamati siti di legame dell'epitopo, poiché l'epitopo è la parte specifica di qualsiasi invasore che innesca una reazione immunitaria. Poiché si trova nelle mucose esposte ad alti livelli di enzimi digestivi, l'IgA ha una componente secretoria che ne impedisce la degradazione da parte di questi enzimi.

Le IgD costituiscono circa lo 0,2 percento degli anticorpi sierici, ovvero circa 1 su 500. È un monomero e ha due siti di legame degli epitopi.

L'IgD si trova attaccata alla superficie dei linfociti B come recettore delle cellule B (chiamato anche sIg), dove si ritiene che controllare l'attivazione e la soppressione dei linfociti B in risposta ai segnali delle immunoglobuline che circolano nel sangue plasma. Le IgD possono essere un fattore nell'eliminazione attiva dei linfociti B generando autoanticorpi autoreattivi. Mentre sembra curioso che gli anticorpi possano mai attaccare le cellule che li producono, a volte questa eliminazione può controllare risposta immunitaria troppo zelante o mal indirizzata, o estrarre le cellule B dalla piscina quando sono danneggiate e non sintetizzano più prodotti.

Oltre al suo ruolo di recettore de facto sulla superficie cellulare, l'IgD si trova in misura minore nel sangue e nel fluido linfatico. Si pensa anche che alcune persone reagiscano con alcuni apteni (subunità antigeniche) sulla penicillina, motivo per cui alcune persone sono allergiche a questo antibiotico; può anche reagire allo stesso modo con le normali proteine ​​del sangue innocue, effettuando così una risposta autoimmune.

L'IgE è la più rara delle cinque classi di immunoglobuline, rappresentando solo lo 0,002 percento circa degli anticorpi sierici, o circa 1/50.000 di tutte le immunoglobuline circolanti. Tuttavia, svolge un ruolo fondamentale nella risposta immunitaria.

Come l'IgD, l'IgE è un monomero e ha due siti di legame antigenico, uno su ciascun "braccio". Ha una breve emivita di due giorni. È legato ai mastociti e ai basofili, che circolano nel sangue. Come tale, è un mediatore di reazioni allergiche. Quando un antigene si lega alla porzione Fab di una molecola di IgE legata a un mastocita, questo fa sì che il mastocita rilasci istamina nel flusso sanguigno. Le IgE partecipano anche alla lisi, o degradazione chimica, dei parassiti della varietà protozoica (si pensi alle amebe e ad altri invasori unicellulari o multicellulari). Le IgE vengono prodotte anche in risposta alla presenza di elminti (vermi parassiti) e di alcuni artropodi.

A volte, le IgE svolgono anche un ruolo indiretto nella risposta immunitaria stimolando l'azione di altri componenti immunitari. Le IgE possono proteggere le superfici delle mucose avviando l'infiammazione. Potresti pensare che l'infiammazione connoti qualcosa di indesiderabile, poiché tende a causare dolore e gonfiore. Ma l'infiammazione, tra molti altri suoi benefici immunitari, consente alle IgG, che sono proteine ​​delle vie del complemento e ai globuli bianchi, di entrare nei tessuti per affrontare gli invasori.

L'IgG è l'anticorpo dominante nel corpo umano, rappresentando un enorme 85 percento di tutte le immunoglobuline. Parte di ciò è dovuto alla sua lunga, sebbene variabile, emivita da sette a 23 giorni, a seconda della sottoclasse di IgG in questione.

Come tre dei cinque tipi di immunoglobuline, le IgG esistono come monomero. Si trova principalmente nel sangue e nella linfa. Ha la capacità unica di attraversare la placenta nelle donne in gravidanza, permettendogli di proteggere il feto non ancora nato e il neonato. Le sue attività principali includono il potenziamento della fagocitosi nei macrofagi (cellule "mangiatrici" specializzate) e nei neutrofili (un altro tipo di globuli bianchi); neutralizzare le tossine; e inattivare virus e uccidere i batteri. Ciò conferisce alle IgG un'ampia gamma di funzioni, adatte a un anticorpo così diffuso nel sistema. Di solito è il secondo anticorpo sulla scena quando è presente un invasore, subito dopo l'IgM. La sua presenza è notevolmente aumentata nella risposta anamnestica del corpo. "Anamnestico" si traduce in "non dimenticare" e l'IgM risponde a un invasore che ha incontrato prima con un picco immediato nel suo numero. Infine, la porzione Fc di IgG può legarsi alle cellule NK per mettere in moto un processo chiamato citotossicità cellulo-mediata anticorpo-dipendente, o ADCC, che può uccidere o limitare gli effetti dei microbi invasori.

Le IgM sono il colosso delle immunoglobuline. Esiste come un pentametro, o un gruppo di cinque monomeri IgM legati. Le IgM hanno una breve emivita (circa cinque giorni) e costituiscono circa il 13-15 percento degli anticorpi sierici. È importante sottolineare che è anche la prima linea di difesa tra i suoi quattro fratelli di anticorpi, essendo la prima immunoglobulina prodotta durante una tipica risposta immunologica.

Poiché l'IgM è un pentamero, ha 10 siti di legame per gli epitopi, il che lo rende un feroce avversario. Le sue cinque porzioni Fc, come quelle della maggior parte delle altre immunoglobuline, possono attivare la via del complemento-proteina e come "primo soccorritore" è il tipo di anticorpo più efficiente in questo senso. Le IgM agglutinano il materiale invadendo, costringendo i singoli pezzi ad aderire insieme per una più facile rimozione dal corpo. Promuove inoltre la lisi e la fagocitosi dei microrganismi, con una particolare affinità per l'espulsione dei batteri.

Esistono forme monomeriche di IgM che si trovano principalmente sulla superficie dei linfociti B come recettori o sIg (come con le IgD). È interessante notare che il corpo ha già prodotto livelli adulti di IgM all'età di nove mesi.

Grazie all'altissima variabilità della porzione ipervariabile della componente Fab di ciascuno dei cinque immunoglobuline, un numero astronomico di anticorpi unici può essere creato attraverso i cinque formali classi. Ciò è accresciuto dal fatto che le catene L e H sono disponibili anche in un certo numero di isotipi, o catene che sono superficialmente uguali nella disposizione ma contengono diversi amminoacidi. In effetti, ci sono 45 diversi geni della catena L "kappa", 34 geni della catena L "lambda" e 90 geni della catena H per un totale di 177, che a loro volta producono oltre tre milioni di combinazioni uniche di geni.

Questo ha senso dal punto di vista dell'evoluzione e della sopravvivenza. Non solo il sistema immunitario deve essere preparato ad affrontare gli invasori che già "conosce", ma deve anche essere preparato a creare una risposta ottimale agli invasori che non ha mai visto o, del resto, che sono di natura nuova di zecca, come i virus dell'influenza che si sono evoluti attraverso mutazioni. L'interazione ospite-invasore nel tempo e tra specie microbiche e vertebrate non è altro che una continua e interminabile "corsa agli armamenti".