Hva er de fem klassene av immunglobuliner?

Immunglobuliner, også kalt antistoffer, er glykoproteinmolekyler som utgjør en viktig del av immunforsvaret, som er ansvarlig for å bekjempe smittsom sykdom og utenlandske "invasjoner" mer som regel. Ofte forkortet som "Ig", antistoffer finnes i blod og andre kroppsvæsker fra mennesker og andre virveldyr. De hjelper til med å identifisere og ødelegge fremmede stoffer som mikrober (f.eks. Bakterier, protozoan parasitter og virus).

Immunglobuliner er klassifisert i fem kategorier: IgA, IgD, IgE, IgG og IgM. Bare IgA, IgG og IgM finnes i betydelige mengder i menneskekroppen, men alle er viktige eller potensielt viktige bidragsytere til den menneskelige immunresponsen.

Immunglobuliner produseres av B-lymfocytter, som er en klasse leukocytter (hvite blodlegemer). De er symmetriske Y-formede molekyler som består av to lengre tunge (H) kjeder og to kortere lette (L) kjeder. Skjematisk inkluderer "stammen" av Y de to L-kjedene, som splittes fra hverandre omtrent halvveis fra bunnen til toppen av immunoglobulinmolekylet og divergerer i omtrent 90 graders vinkel. De to L-kjedene løper langs utsiden av "armene" til Y, eller delene av H-kjedene over splittpunktet. Dermed består både stammen (to H-kjeder) og begge "armene" (en H-kjede, en L-kjede) av to parallelle kjeder. L-kjedene finnes i to typer, kappa og lambda. Disse kjedene samhandler med hverandre via enten disulfid (S-S) bindinger eller hydrogenbindinger.

Immunoglobuliner kan også skilles i konstant (C) og variabel (V) del. C deler direkte aktiviteter der alle eller de fleste immunglobuliner deltar, mens V-områdene binder seg til spesifikke antigener (dvs. proteiner som signaliserer tilstedeværelsen av en bestemt bakterie, virus eller annet fremmed molekyl eller enhet). "Armene" til antistoffer kalles formelt Fab-regioner, hvor "Fab" betyr "antigenbindende fragment"; V-delen av dette inkluderer bare de første 110 aminosyrene i Fab-regionen, ikke hele greia, som delene av Fab armene nærmest forgreningspunktet til Y er ganske konstante mellom forskjellige antistoffer og regnes som en del av C region.

Som en analogi kan du vurdere en typisk bilnøkkel, som har en del som er vanlig for de fleste nøkler, uavhengig av hvilket kjøretøy som er nøkkelen. er designet for å betjene (f.eks. den delen du holder i hånden når du bruker den) og en del som bare er spesifikk for kjøretøyet i spørsmål. Håndtakspartiet kan sammenlignes med C-komponenten i et antistoff og den spesialiserte delen med V-komponenten.

Den delen av C-komponenten under grenen av Y, kalt Fc-regionen, kan tenkes som hjernen til antistoffoperasjonen. Uansett hva V-regionen er designet for å gjøre i en gitt type antistoff, kontrollerer C-regionen utførelsene av funksjonene. C-regionen til IgG og IgM er det som aktiverer komplementveien, som er et sett med uspesifikk "første forsvarslinje" immun svar involvert i betennelse, fagocytose (der spesialiserte celler fysisk oppsluk fremmedlegemer) og cellenedbrytning. C-regionen til IgG binder seg til disse fagocyttene så vel som til "naturlige killer" (NK) celler; C-regionen av IgE binder seg til mastceller, basofiler og eosinofiler.

Når det gjelder opplysninger om V-regionen, er denne svært variable stripen av immunoglobulinmolekylet i seg selv delt inn i hypervariabler og rammeverk. Mangfold i hypervariabel årsak, som din intuisjon antagelig antyder, er ansvarlig for det fantastiske utvalget av antigener som immunglobuliner er i stand til å gjenkjenne, key-in-lock-stil.

IgA utgjør omtrent 15 prosent av antistoffene i det menneskelige systemet, noe som gjør det til den nest vanligste typen immunglobulin. Bare rundt 6 prosent finnes imidlertid i blodserumet. I serum finnes det i sin monomere form - det vil si som et enkelt molekyl i Y-form som beskrevet ovenfor. I sin sekresjon fra eksisterer den imidlertid som en dimer, eller to av Y-monomerene koblet sammen. Faktisk er den dimere formen mer vanlig, da IgA sees i et bredt utvalg av biologiske sekreter, inkludert melk, spytt, tårer og slim. Det har en tendens til å være uspesifikk når det gjelder hvilke typer utenlandske tilstedeværelser den retter seg mot. Dens tilstedeværelse på slimhinner gjør den til en viktig portholder på fysisk sårbare steder, eller flekkene der mikrober lett kan finne veier dypere inn i kroppen.

IgA har en halveringstid på fem dager. Den sekretoriske formen er totalt fire steder hvor antigener skal bindes, to per Y-monomer. Disse kalles riktig epitopbindende steder, da epitopen er den spesifikke delen av enhver inntrenger som utløser en immunreaksjon. Fordi det finnes i slimhinner som er utsatt for høye nivåer av fordøyelsesenzymer, har IgA en sekretorisk komponent som forhindrer at den blir nedbrutt av disse enzymene.

IgD utgjør omtrent 0,2 prosent av serumantistoffene, eller omtrent 1 av 500. Det er en monomer og har to epitopbindende steder.

IgD er funnet festet til overflaten av B-lymfocytter som en B-celle reseptor (også kalt sIg), der det antas å kontrollere aktivering og undertrykkelse av B-lymfocytter som respons på signaler fra immumoglobuliner som sirkulerer i blod plasma. IgD kan være en faktor i aktiv eliminering av B-lymfocytter ved å generere selvreaktive auto-antistoffer. Selv om det virker nysgjerrig på at antistoffer noen gang vil angripe cellene som lager dem, kan denne eliminasjonen noen ganger kontrollere en overivrig eller feildirigert immunrespons, eller ta B-celler ut av bassenget når de er skadet og ikke lenger syntetiserer nyttig Produkter.

I tillegg til sin rolle som en de facto celleoverflatereseptor, blir IgD i mindre grad funnet i blod og lymfevæske. Det antas også at noen reagerer med visse haptens (antigeniske underenheter) på penicillin, og det er sannsynlig hvorfor noen mennesker er allergiske mot dette antibiotika; det kan også reagere med vanlige, ufarlige blodproteiner på samme måte og derved påvirke en autoimmun respons.

IgE er den sjeldneste av de fem klassene immunglobuliner, og utgjør bare ca. 0,002 prosent av serumantistoffet, eller omtrent 1/50 000 av alle immunglobuliner som sirkulerer. Likevel spiller den en viktig rolle i immunresponsen.

I likhet med IgD er IgE en monomer og har to antigene bindingssteder, ett på hver "arm". Den har en kort halveringstid på to dager. Det er bundet til mastceller og basofiler, som sirkulerer i blod. Som sådan er det en formidler av allergiske reaksjoner. Når et antigen binder seg til Fab-delen av et IgE-molekyl bundet til en mastcelle, får dette mastcellen til å frigjøre histamin i blodet. IgE deltar også i lysis, eller kjemisk nedbrytning, av parasitter av protozoan-sorten (tenk amøber og andre encellede eller flercellede inntrengere). IgE er også laget som svar på tilstedeværelsen av helminter (parasittiske ormer) og visse leddyr.

Noen ganger spiller IgE også en indirekte rolle i immunresponsen ved å galvanisere andre immunkomponenter til handling. IgE kan beskytte slimhinneoverflater ved å starte betennelse. Du tror kanskje at betennelse betegner noe uønsket, siden det har en tendens til å forårsake smerte og hevelse. Men betennelse, blant mange andre immunfordeler, gjør det mulig for IgG, som er proteiner fra komplementveiene, og hvite blodlegemer å komme inn i vev for å konfrontere inntrengere.

IgG er det dominerende antistoffet i menneskekroppen, og står for hele 85 prosent av alle immunglobuliner. En del av dette skyldes den lange, om enn variable halveringstiden på syv til 23 dager, avhengig av den aktuelle IgG-underklassen.

Som tre av de fem typene immunoglobulin, eksisterer IgG som en monomer. Det finnes hovedsakelig i blod og lymfe. Den har den unike evnen til å krysse morkaken hos gravide, slik at den beskytter det ufødte fosteret og det nyfødte barnet. Hovedaktivitetene inkluderer forbedring av fagocytose i makrofager (spesialiserte "eater" -celler) og nøytrofiler (en annen type hvite blodlegemer); nøytraliserende giftstoffer; og inaktivering av virus og drepende bakterier. Dette gir IgG en bred palett av funksjoner som passer for et antistoff som er så utbredt i systemet. Det er vanligvis det andre antistoffet på scenen når en inntrenger er tilstede, som følger tett bak IgM. Dens tilstedeværelse er sterkt økt i kroppens anamnestiske respons. "Anamnestic" oversettes til "ikke å glemme", og IgM svarer på en inntrenger som den har møtt før med en øyeblikkelig økning i antall. Til slutt kan Fc-delen av IgG binde seg til NK-celler for å sette i gang en prosess som kalles antistoffavhengig cellemediert cytotoksisitet, eller ADCC, som kan drepe eller begrense effekten av invaderende mikrober.

IgM er kolossen av immunglobuliner. Den eksisterer som et pentameter, eller en gruppe på fem bundne IgM-monomerer. IgM har en kort halveringstid (ca. fem dager) og utgjør omtrent 13 til 15 prosent av serumantistoffer. Viktigere er at det også er den første forsvarslinjen blant de fire antistoffsøsken, som er det første immunglobulinet som er laget under en typisk immunologisk respons.

Fordi IgM er en pentamer, har den 10 epitopbindende nettsteder, noe som gjør den til en hard motstander. Dens fem Fc-porsjoner, som de fleste andre immunglobuliner, kan aktivere komplement-proteinveien, og som en "første responder" er den mest effektive typen antistoff i denne forbindelse. IgM agglutinerer inntrengende materiale og overbeviser individuelle stykker til å holde seg sammen for lettere å fjerne fra kroppen. Det fremmer også lysis og fagocytose av mikroorganismer, med en spesiell affinitet for å fjerne bakterier.

Monomere former for IgM finnes og finnes hovedsakelig på overflaten av B-lymfocytter som reseptorer eller sIg (som med IgD). Interessant, kroppen har allerede produsert nivåer av IgM i voksne i en alder av ni måneder.

Takket være den svært høye variasjonen i den hypervariabile delen av Fab-komponenten til hver av de fem immunoglobuliner, et astronomisk antall unike antistoffer kan opprettes på tvers av de fem formelle klasser. Dette forsterkes av det faktum at L- og H-kjedene også kommer i en rekke isotyper, eller kjeder som er overfladisk de samme i ordningen, men inneholder forskjellige aminosyrer. Faktisk er det 45 forskjellige "kappa" L-kjedegener, 34 "lambda" L-kjedegener og 90 H-kjedegener til sammen 177, som igjen gir over tre millioner unike kombinasjoner av gener.

Dette gir mening fra evolusjonens og overlevelsens ståsted. Ikke bare må immunforsvaret være forberedt på å konfrontere inntrengere det allerede "vet" om, men det må også være forberedt på å skape en optimal respons til inntrengere det aldri har sett eller, for den saks skyld, som er helt nye, slik som influensavirus som har utviklet seg gjennom mutasjoner. Vert-inntrenger-interaksjonen over tid og på tvers av mikrobielle arter og virveldyrarter er egentlig ikke mer enn et pågående, uendelig "våpenløp".