Jakie są pięć klas immunoglobulin?

Immunoglobuliny, zwane również przeciwciałami, to cząsteczki glikoproteiny, które stanowią ważną część układ odpornościowy, który odpowiada za zwalczanie chorób zakaźnych i obcych „inwazji” więcej ogólnie. Często określane skrótem „Ig”, przeciwciała znajdują się we krwi i innych płynach ustrojowych ludzi i innych kręgowców. Pomagają identyfikować i niszczyć obce substancje, takie jak drobnoustroje (np. bakterie, pierwotniaki i wirusy).

Immunoglobuliny dzieli się na pięć kategorii: IgA, IgD, IgE, IgG i IgM. Tylko IgA, IgG i IgM znajdują się w znacznych ilościach w ludzkim ciele, ale wszystkie są ważnymi lub potencjalnie ważnymi czynnikami odpowiedzi immunologicznej człowieka.

Immunoglobuliny są wytwarzane przez limfocyty B, które są klasą leukocytów (białych krwinek). Są to symetryczne cząsteczki w kształcie litery Y, składające się z dwóch dłuższych łańcuchów ciężkich (H) i dwóch krótszych łańcuchów lekkich (L). Schematycznie „trzon” litery Y obejmuje dwa łańcuchy L, które rozdzielają się mniej więcej w połowie drogi od dołu do góry cząsteczki immunoglobuliny i rozchodzą się pod kątem około 90 stopni. Dwa łańcuchy L biegną wzdłuż zewnętrznych „ramion” Y lub części łańcuchów H powyżej punktu podziału. Zatem zarówno pień (dwa łańcuchy H), jak i oba „ramiona” (jeden łańcuch H, jeden łańcuch L) składają się z dwóch równoległych łańcuchów. Łańcuchy L występują w dwóch rodzajach, kappa i lambda. Wszystkie te łańcuchy oddziałują ze sobą poprzez wiązania dwusiarczkowe (S-S) lub wiązania wodorowe.

Immunoglobuliny można również podzielić na części stałe (C) i zmienne (V). Części C kierują czynnościami, w których uczestniczą wszystkie lub większość immunoglobulin, podczas gdy obszary V wiążą się ze specyficznymi antygeny (tj. białka sygnalizujące obecność określonej bakterii, wirusa lub innej obcej cząsteczki lub jednostka). „Ramiona” przeciwciał są formalnie nazywane regionami Fab, gdzie „Fab” oznacza „fragment wiążący antygen”; część V tego zawiera tylko pierwsze 110 aminokwasów regionu Fab, a nie całość, jak części Fab ramiona najbliżej punktu rozgałęzienia Y są dość stałe między różnymi przeciwciałami i są uważane za część C region.

Przez analogię rozważmy typowy kluczyk samochodowy, który ma część wspólną dla większości kluczyków, niezależnie od konkretnego pojazdu jest przeznaczony do działania (np. część, którą trzymasz w dłoni podczas jej używania) i część, która jest specyficzna tylko dla pojazdu w pytanie. Część uchwytu można porównać do składnika C przeciwciała, a część wyspecjalizowaną do składnika V.

Część składnika C poniżej gałęzi Y, zwana regionem Fc, może być uważana za mózg działania przeciwciała. Bez względu na to, do czego region V ma działać w danym typie przeciwciała, region C kontroluje wykonanie jego funkcji. Region C IgG i IgM aktywuje szlak dopełniacza, który jest zestawem niespecyficznej „pierwszej linii obrony” układu odpornościowego odpowiedzi związane ze stanem zapalnym, fagocytozą (w której wyspecjalizowane komórki fizycznie pochłaniają ciała obce) i degradacją komórek. Region C IgG wiąże się z tymi fagocytami, jak również z komórkami „naturalnymi zabójcami” (NK); region C IgE wiąże się z komórkami tucznymi, bazofilami i eozynofilami.

Jeśli chodzi o szczegóły regionu V, ten wysoce zmienny pasek cząsteczki immunoglobuliny sam jest podzielony na regiony hiperzmienne i zrębowe. Różnorodność w hiperzmiennych przyczynach, jak prawdopodobnie sugeruje twoja intuicja, jest odpowiedzialna za niesamowity zakres antygenów, które immunoglobuliny są w stanie rozpoznać w stylu „key-in-lock”.

IgA stanowi około 15 procent przeciwciał w ludzkim systemie, co czyni go drugim najczęstszym rodzajem immunoglobuliny. Jednak tylko około 6 procent znajduje się w surowicy krwi. W surowicy występuje w postaci monomerycznej – czyli jako pojedyncza cząsteczka w kształcie litery Y, jak opisano powyżej. W swojej sekrecji istnieje jednak jako dimer lub dwa połączone ze sobą monomery Y. W rzeczywistości forma dimeryczna jest bardziej powszechna, ponieważ IgA występuje w wielu różnych wydzielinach biologicznych, w tym w mleku, ślinie, łzach i śluzie. Zwykle jest niespecyficzny, jeśli chodzi o rodzaje zagranicznych obecności, na które jest skierowany. Jego obecność na błonach śluzowych sprawia, że ​​jest ważnym strażnikiem w miejscach fizycznie wrażliwych lub miejscach, w których drobnoustroje mogą łatwo znaleźć drogę w głąb ciała.

IgA ma okres półtrwania wynoszący pięć dni. Forma wydzielnicza to łącznie cztery miejsca, w których wiążą się antygeny, po dwa na monomer Y. Są one właściwie nazywane miejscami wiązania epitopów, ponieważ epitop jest specyficzną częścią każdego najeźdźcy, która wyzwala reakcję immunologiczną. Ponieważ znajduje się w błonach śluzowych narażonych na wysokie poziomy enzymów trawiennych, IgA ma składnik wydzielniczy, który zapobiega jego degradacji przez te enzymy.

IgD stanowi około 0,2 procent przeciwciał w surowicy, czyli około 1 na 500. Jest monomerem i posiada dwa miejsca wiązania epitopu.

IgD jest związany z powierzchnią limfocytów B jako receptor komórek B (zwany również sIg), gdzie uważa się, że kontrolować aktywację i supresję limfocytów B w odpowiedzi na sygnały z immunoglobulin krążących we krwi osocze. IgD może być czynnikiem aktywnej eliminacji limfocytów B poprzez generowanie autoreakcyjnych autoprzeciwciał. Chociaż wydaje się ciekawe, że przeciwciała kiedykolwiek zaatakują komórki, które je wytwarzają, czasami ta eliminacja może kontrolować i nadgorliwa lub niewłaściwie ukierunkowana odpowiedź immunologiczna lub wyjęcie limfocytów B z puli, gdy są one uszkodzone i nie są już pomocne w syntezie produkty.

Oprócz swojej roli jako de facto receptora powierzchniowego komórki, IgD występuje w mniejszym stopniu we krwi i płynie limfatycznym. Uważa się również, że niektórzy ludzie reagują z pewnymi haptenami (podjednostkami antygenowymi) na penicylinę, co prawdopodobnie jest przyczyną uczulenia na ten antybiotyk; może również reagować w ten sam sposób ze zwykłymi, nieszkodliwymi białkami krwi, wywołując w ten sposób odpowiedź autoimmunologiczną.

IgE jest najrzadszą z pięciu klas immunoglobulin, stanowiąc zaledwie około 0,002 procent przeciwciał w surowicy lub około 1/50 000 wszystkich krążących immunoglobulin. Niemniej jednak odgrywa istotną rolę w odpowiedzi immunologicznej.

Podobnie jak IgD, IgE jest monomerem i ma dwa antygenowe miejsca wiązania, po jednym na każdym „ramieniu”. Ma krótki okres półtrwania wynoszący dwa dni. Wiąże się z komórkami tucznymi i bazofilami, które krążą we krwi. Jako taki jest mediatorem reakcji alergicznych. Kiedy antygen wiąże się z częścią Fab cząsteczki IgE związanej z komórką tuczną, powoduje to uwolnienie histaminy do krwiobiegu. IgE bierze również udział w lizie lub chemicznej degradacji pasożytów z gatunku pierwotniaków (pomyśl o amebach i innych jednokomórkowych lub wielokomórkowych najeźdźcach). IgE powstaje również w odpowiedzi na obecność robaków pasożytniczych i niektórych stawonogów.

Czasami IgE odgrywa również pośrednią rolę w odpowiedzi immunologicznej, pobudzając do działania inne składniki układu odpornościowego. IgE może chronić powierzchnie śluzówki poprzez inicjowanie stanu zapalnego. Możesz pomyśleć, że stan zapalny oznacza coś niepożądanego, ponieważ ma tendencję do powodowania bólu i obrzęku. Jednak stan zapalny, wśród wielu innych korzyści immunologicznych, umożliwia IgG, które są białkami ze szlaków dopełniacza, oraz białe krwinki wnikanie do tkanek w celu konfrontacji z najeźdźcami.

IgG jest dominującym przeciwciałem w ludzkim ciele, stanowiąc aż 85 procent wszystkich immunoglobulin. Częściowo jest to spowodowane długim, choć zmiennym okresem półtrwania wynoszącym od siedmiu do 23 dni, w zależności od danej podklasy IgG.

Podobnie jak trzy z pięciu rodzajów immunoglobulin, IgG występuje jako monomer. Znajduje się głównie we krwi i limfie. Posiada wyjątkową zdolność przenikania przez łożysko u kobiet w ciąży, dzięki czemu chroni nienarodzony płód i noworodek. Jego główne działania obejmują wzmacnianie fagocytozy w makrofagach (wyspecjalizowanych komórkach „zjadających”) i neutrofilach (inny typ białych krwinek); neutralizujące toksyny; oraz inaktywacji wirusów i zabijania bakterii. Daje to IgG szeroką paletę funkcji, pasującą do przeciwciała, które jest tak powszechne w systemie. Jest to zwykle drugie przeciwciało na scenie, w którym obecny jest najeźdźca, tuż za IgM. Jego obecność jest znacznie zwiększona w anamnestycznej odpowiedzi organizmu. „Anamnestyczny” oznacza „nie zapominanie”, a IgM odpowiada intruzowi, którego spotkała wcześniej, natychmiastowym wzrostem liczby. Wreszcie, część Fc IgG może wiązać się z komórkami NK, uruchamiając proces zwany cytotoksycznością komórkową zależną od przeciwciał lub ADCC, który może zabijać lub ograniczać skutki atakujących drobnoustrojów.

IgM to kolos immunoglobulin. Istnieje jako pentametr lub grupa pięciu związanych monomerów IgM. IgM ma krótki okres półtrwania (około pięciu dni) i stanowi około 13 do 15 procent przeciwciał w surowicy. Co ważne, jest to również pierwsza linia obrony wśród czterech rodzeństwa przeciwciał, będąc pierwszą immunoglobuliną wytworzoną podczas typowej odpowiedzi immunologicznej.

Ponieważ IgM jest pentamerem, ma 10 miejsc wiążących epitop, co czyni go zaciekłym przeciwnikiem. Jego pięć części Fc, podobnie jak większość innych immunoglobulin, może aktywować szlak białkowy dopełniacza i jako „pierwszy reagujący” jest najbardziej wydajnym typem przeciwciała pod tym względem. IgM aglutynuje inwazyjny materiał, zmuszając poszczególne kawałki do sklejania się ze sobą w celu łatwiejszego usunięcia z organizmu. Promuje również lizę i fagocytozę mikroorganizmów, ze szczególnym powinowactwem do wypierania bakterii.

Monomeryczne formy IgM istnieją i znajdują się głównie na powierzchni limfocytów B jako receptory lub sIg (jak IgD). Co ciekawe, organizm wytworzył już dorosłe poziomy IgM w wieku dziewięciu miesięcy.

Dzięki bardzo dużej zmienności hiperzmiennej części składnika Fab każdej z pięciu immunoglobuliny, w pięciu formach można wytworzyć astronomiczną liczbę unikalnych przeciwciał zajęcia. Jest to wzmocnione faktem, że łańcuchy L i H również występują w wielu izotypach lub łańcuchach, które są z pozoru takie same w układzie, ale zawierają różne aminokwasy. W rzeczywistości istnieje 45 różnych genów łańcucha L „kappa”, 34 geny łańcucha L „lambda” i 90 genów łańcucha H, łącznie 177, co z kolei daje ponad trzy miliony unikalnych kombinacji genów.

Ma to sens z punktu widzenia ewolucji i przetrwania. Nie tylko układ odpornościowy musi być przygotowany na konfrontację z najeźdźcami, o których już „wie”, ale także musi być przygotowany na stworzenie optymalnej odpowiedzi dla najeźdźców, których nigdy nie widział lub, jeśli o to chodzi, są zupełnie nowe w naturze, takie jak wirusy grypy, które ewoluowały przez mutacje. Interakcja gospodarz-najeźdźca w czasie i między gatunkami drobnoustrojów i kręgowców jest w rzeczywistości niczym więcej niż trwającym, niekończącym się „wyścigiem zbrojeń”.