Care sunt cele cinci clase de imunoglobuline?

Imunoglobulinele, numite și anticorpi, sunt molecule de glicoproteină care alcătuiesc o parte importantă a sistemul imunitar, care este responsabil pentru combaterea bolilor infecțioase și a „invaziilor” străine mai mult în general. Adesea prescurtat ca „Ig”, anticorpii se găsesc în sânge și în alte fluide corporale ale oamenilor și ale altor animale vertebrate. Ele ajută la identificarea și distrugerea substanțelor străine, cum ar fi microbii (de exemplu, bacterii, paraziți protozoare și viruși).

Imunoglobulinele sunt clasificate în cinci categorii: IgA, IgD, IgE, IgG și IgM. Doar IgA, IgG și IgM se găsesc în cantități semnificative în corpul uman, dar toate contribuie la un răspuns imun uman important sau potențial important.

Imunoglobulinele sunt produse de limfocitele B, care sunt o clasă de leucocite (globule albe din sânge). Sunt molecule simetrice în formă de Y formate din două lanțuri grele (H) mai lungi și două lanțuri ușoare (L) mai scurte. Din punct de vedere schematic, "tulpina" Y include cele două lanțuri L, care se despart aproximativ la jumătatea drumului de la partea de jos la vârful moleculei de imunoglobulină și diverg la un unghi de aproximativ 90 de grade. Cele două lanțuri L rulează de-a lungul exteriorului „brațelor” Y, sau porțiunile lanțurilor H deasupra punctului de despărțire. Astfel, atât tija (două lanțuri H), cât și ambele „brațe” (un lanț H, un lanț L) constau din două lanțuri paralele. Lanțurile L sunt disponibile în două tipuri, kappa și lambda. Toate aceste lanțuri interacționează între ele prin legături disulfură (S-S) sau legături de hidrogen.

Imunoglobulinele pot fi, de asemenea, separate în porțiuni constante (C) și variabile (V). Porțiunile C direcționează activități la care participă toate sau majoritatea imunoglobulinelor, în timp ce zonele V se leagă de anumite antigene (adică proteine ​​care semnalează prezența unei anumite bacterii, virus sau a altei molecule străine sau entitate). „Brațele” anticorpilor sunt denumite formal regiuni Fab, unde „Fab” înseamnă „fragment care leagă antigenul”; porțiunea V din aceasta include doar primii 110 aminoacizi din regiunea Fab, nu întregul lucru, ca porțiuni din Fab brațele cele mai apropiate de punctul de ramificare al Y sunt destul de constante între diferiți anticorpi și sunt considerate parte a C regiune.

Prin analogie, luați în considerare o cheie tipică pentru mașină, care are o porțiune comună majorității tastelor, indiferent de vehiculul specific, cheia este conceput să funcționeze (de exemplu, partea pe care o țineți în mână când o utilizați) și o porțiune specifică numai vehiculului din întrebare. Porțiunea mâner poate fi asemănată cu componenta C a unui anticorp și porțiunea specializată cu componenta V.

Partea componentei C de sub ramura Y, numită regiunea Fc, poate fi considerată creierul operației anticorpului. Indiferent de ceea ce este concepută regiunea V într-un anumit tip de anticorp, regiunea C controlează execuțiile funcțiilor sale. Regiunea C a IgG și IgM este ceea ce activează calea complementului, care este un set de imunități nespecifice "prima linie de apărare" răspunsuri implicate în inflamație, fagocitoză (în care celulele specializate înghițesc fizic corpuri străine) și degradarea celulelor. Regiunea C a IgG se leagă de aceste fagocite, precum și de celulele "natural killer" (NK); regiunea C a IgE se leagă de mastocite, bazofile și eozinofile.

În ceea ce privește detaliile regiunii V, această bandă foarte variabilă a moleculei de imunoglobulină este ea însăși împărțită în regiuni hipervariabile și cadru. Diversitatea motivului hipervariabil, așa cum sugerează probabil intuiția dvs., este responsabilă pentru gama uimitoare de antigene pe care imunoglobulinele sunt capabile să le recunoască, stilul cheie-în-blocare.

IgA reprezintă aproximativ 15% din anticorpii din sistemul uman, făcându-l al doilea tip de imunoglobulină cel mai frecvent. Cu toate acestea, doar aproximativ 6% se găsește în serul sanguin. În ser, se găsește în forma sa monomerică - adică ca o singură moleculă în formă de Y așa cum s-a descris mai sus. Cu toate acestea, în secreția sa, există ca dimer, sau doi dintre monomerii Y legați între ei. De fapt, forma dimerică este mai frecventă, deoarece IgA este văzută într-o mare varietate de secreții biologice, inclusiv lapte, salivă, lacrimi și mucus. Tinde să fie nespecific în ceea ce privește tipurile de prezențe străine pe care le vizează. Prezența sa pe membranele mucoase îl face un gardian important în locații vulnerabile din punct de vedere fizic sau în locurile în care microbii ar putea găsi cu ușurință căi mai adânci în corp.

IgA are un timp de înjumătățire de cinci zile. Forma secretorie este un total de patru site-uri la care se leagă antigenii, doi pe monomer Y. Acestea sunt numite în mod corespunzător site-uri de legare a epitopului, deoarece epitopul este partea specifică a oricărui invadator care declanșează o reacție imună. Deoarece se găsește în membranele mucoase care sunt expuse la niveluri ridicate de enzime digestive, IgA are o componentă secretorie care împiedică degradarea acesteia de către aceste enzime.

IgD reprezintă aproximativ 0,2% din anticorpii serici, sau aproximativ 1 din 500. Este un monomer și are două situsuri de legare a epitopului.

IgD se găsește atașat la suprafața limfocitelor B ca receptor al celulelor B (numit și sIg), unde se crede că controlează activarea și suprimarea limfocitelor B ca răspuns la semnalele de la imumoglobuline care circulă în sânge plasmă. IgD poate fi un factor în eliminarea activă a limfocitelor B prin generarea de auto-anticorpi auto-reactivi. Deși pare curios că anticorpii ar ataca vreodată celulele care îi fac, uneori această eliminare poate controla o răspuns imun excesiv sau direcționat greșit sau scoateți celulele B din piscină atunci când sunt deteriorate și nu mai sintetizează util produse.

În plus față de rolul său de receptor de facto al suprafeței celulare, IgD se găsește într-o măsură mai mică în sânge și lichid limfatic. De asemenea, la unii oameni se crede că reacționează cu anumite haptene (subunități antigenice) de pe penicilină, motiv pentru care unii oameni sunt alergici la acest antibiotic; poate reacționa, de asemenea, cu proteinele din sânge obișnuite, inofensive, în același mod, efectând astfel un răspuns autoimun.

IgE este cea mai rară dintre cele cinci clase de imunoglobuline, reprezentând doar aproximativ 0,002 la sută din anticorpul seric, sau aproximativ 1/50 000 din totalul imunoglobulinelor circulante. Cu toate acestea, joacă un rol vital în răspunsul imun.

La fel ca IgD, IgE este un monomer și are două situsuri de legare antigenică, câte unul pe fiecare „braț”. Are un timp de înjumătățire scurt de două zile. Este legat de mastocite și bazofile, care circulă în sânge. Ca atare, este un mediator al reacțiilor alergice. Când un antigen se leagă de porțiunea Fab a unei molecule de IgE legată de o mastocită, acest lucru determină mastocitele să elibereze histamina în fluxul sanguin. IgE participă, de asemenea, la liza sau degradarea chimică a paraziților din soiul protozoar (cred că amibele și alți invadatori unicelulari sau multicelulari). IgE se face, de asemenea, ca răspuns la prezența helmintilor (viermi paraziți) și a anumitor artropode.

Uneori, IgE joacă, de asemenea, un rol indirect în răspunsul imun, prin galvanizarea altor componente imune în acțiune. IgE poate proteja suprafețele mucoasei prin inițierea inflamației. S-ar putea să credeți că inflamația conotează ceva nedorit, deoarece are tendința de a provoca durere și umflături. Dar inflamația, printre multe alte beneficii imune ale acesteia, permite IgG, care sunt proteine ​​din căile complementului, și celulelor albe din sânge să pătrundă în țesuturi pentru a se confrunta cu invadatorii.

IgG este anticorpul dominant în corpul uman, reprezentând 85% din imunoglobuline. O parte din aceasta se datorează timpului său de înjumătățire lung, deși variabil, de șapte până la 23 de zile, în funcție de subclasa IgG în cauză.

La fel ca trei dintre cele cinci tipuri de imunoglobulină, IgG există ca monomer. Se găsește în principal în sânge și limfă. Are capacitatea unică de a traversa placenta la femeile gravide, permițându-i să protejeze fătul nenăscut și nou-născutul. Principalele sale activități includ îmbunătățirea fagocitozei în macrofage (celule „mâncătoare” specializate) și neutrofile (un alt tip de celule albe din sânge); neutralizarea toxinelor; și inactivarea virușilor și uciderea bacteriilor. Acest lucru oferă IgG o paletă largă de funcții, potrivite pentru un anticorp care este atât de răspândit în sistem. Este, de obicei, al doilea anticorp de pe scenă când un invadator este prezent, urmând îndeaproape în spatele IgM. Prezența sa este mult crescută în răspunsul anamnestic al organismului. „Anamnestic” se traduce prin „a nu uita”, iar IgM răspunde unui invadator pe care l-a întâlnit înainte cu o creștere imediată a numărului său. În cele din urmă, porțiunea Fc a IgG se poate lega de celulele NK pentru a pune în mișcare un proces numit citotoxicitate mediată de celule dependente de anticorpi sau ADCC, care poate ucide sau limita efectele microbilor invadatori.

IgM este colosul imunoglobulinelor. Există ca un pentametru sau ca un grup de cinci monomeri IgM legați. IgM are un timp de înjumătățire scurt (aproximativ cinci zile) și reprezintă aproximativ 13 până la 15% din anticorpii serici. Important, este, de asemenea, prima linie de apărare dintre cei patru frați ai anticorpilor, fiind prima imunoglobulină produsă în timpul unui răspuns imunologic tipic.

Deoarece IgM este un pentamer, are 10 situsuri de legare a epitopului, făcându-l un adversar acerb. Cele cinci porțiuni ale acestuia Fc, la fel ca cele ale majorității celorlalte imunoglobuline, pot activa calea complement-proteină și, ca „primul răspuns”, este cel mai eficient tip de anticorp în acest sens. IgM aglutină materialul invadator, convingând piesele individuale să se lipească între ele pentru a fi mai ușor curățate de corp. De asemenea, promovează liza și fagocitoza microorganismelor, cu o afinitate specială pentru eliminarea bacteriilor.

Formele monomerice ale IgM există și se găsesc în principal pe suprafața limfocitelor B ca receptori sau sIg (ca și în cazul IgD). Interesant este faptul că organismul a produs deja niveluri de IgM la adulți până la vârsta de nouă luni.

Datorită variabilității foarte mari a porțiunii hipervariabile a componentei Fab din fiecare dintre cele cinci imunoglobuline, un număr astronomic de anticorpi unici pot fi creați în cele cinci formale clase. Acest lucru este sporit de faptul că lanțurile L și H apar, de asemenea, într-o serie de izotipuri sau lanțuri care sunt la fel de aranjate superficial, dar conțin aminoacizi diferiți. De fapt, există 45 de gene diferite ale lanțului L "kappa", 34 de gene "lambda" ale lanțului L și 90 gene ale lanțului H pentru un total de 177, rezultând la rândul lor peste trei milioane de combinații unice de gene.

Acest lucru are sens din punct de vedere al evoluției și supraviețuirii. Nu numai că sistemul imunitar trebuie să fie pregătit să înfrunte invadatorii despre care deja „știe”, dar trebuie să fie pregătit și pentru a crea un răspuns optim invadatorilor pe care nu i-a văzut niciodată sau, de altfel, care au un caracter nou, precum virusurile gripale care s-au dezvoltat prin mutații. Interacțiunea gazdă-invadator de-a lungul timpului și între speciile microbiene și vertebrate nu este cu adevărat mai mult decât o „cursă a înarmărilor” continuă, interminabilă.