Что такое пять классов иммуноглобулинов?

Иммуноглобулины, также называемые антителами, представляют собой молекулы гликопротеинов, которые составляют важную часть иммунная система, отвечающая за борьбу с инфекционными заболеваниями и чужеродными "вторжениями" подробнее в целом. Антитела, часто обозначаемые аббревиатурой «Ig», обнаруживаются в крови и других жидкостях организма человека и других позвоночных животных. Они помогают идентифицировать и уничтожать чужеродные вещества, такие как микробы (например, бактерии, простейшие паразиты и вирусы).

Иммуноглобулины подразделяются на пять категорий: IgA, IgD, IgE, IgG и IgM. В организме человека в значительных количествах обнаруживаются только IgA, IgG и IgM, но все они являются важными или потенциально важными участниками иммунного ответа человека.

Иммуноглобулины вырабатываются В-лимфоцитами, которые представляют собой класс лейкоцитов (лейкоцитов). Это симметричные молекулы Y-образной формы, состоящие из двух более длинных тяжелых (H) цепей и двух более коротких легких (L) цепей. Схематично «стебель» Y включает две L-цепи, которые расщепляются примерно на полпути от низа до верха молекулы иммуноглобулина и расходятся примерно под углом 90 градусов. Две L-цепи проходят по сторонам «плеч» Y или частей H-цепочек над точкой разделения. Таким образом, как основа (две H-цепи), так и оба «плеча» (одна H-цепь, одна L-цепь) состоят из двух параллельных цепей. Цепи L бывают двух типов: каппа и лямбда. Все эти цепи взаимодействуют друг с другом через дисульфидные (S-S) связи или водородные связи.

Иммуноглобулины также можно разделить на постоянную (C) и переменную (V) части. Участки C направляют деятельность, в которой участвуют все или большинство иммуноглобулинов, в то время как участки V связываются со специфическими антигены (т.е. белки, которые сигнализируют о присутствии определенных бактерий, вирусов или других чужеродных молекул или юридическое лицо). «Плечи» антител формально называются Fab-областями, где «Fab» означает «антигенсвязывающий фрагмент»; V-часть этого включает только первые 110 аминокислот Fab-области, а не все это, поскольку части Fab руки, ближайшие к точке ветвления Y, довольно постоянны между различными антителами и считаются частью C область, край.

В качестве аналогии рассмотрим типичный автомобильный ключ, у которого есть часть, общая для большинства ключей, независимо от конкретного автомобиля. предназначен для работы (например, часть, которую вы держите в руке при использовании), и часть, которая характерна только для автомобиля в вопрос. Рукоятку можно уподобить С-компоненту антитела, а специализированную часть - V-компоненту.

Часть компонента C ниже ветви Y, называемая Fc-областью, может рассматриваться как мозг операции антитела. Независимо от того, для чего предназначена V-область в данном типе антител, C-область контролирует выполнение своих функций. Область C IgG и IgM - это то, что активирует путь комплемента, которые представляют собой набор неспецифических «первой линии защиты» иммунной системы. реакции, участвующие в воспалении, фагоцитозе (при котором специализированные клетки физически поглощают инородные тела) и деградации клеток. С-область IgG связывается с этими фагоцитами, а также с «естественными киллерами» (NK) клетками; С-область IgE связывается с тучными клетками, базофилами и эозинофилами.

Что касается особенностей V-области, эта высоко вариабельная полоса молекулы иммуноглобулина сама делится на гипервариабельные и каркасные области. Разнообразие гипервариабельной причины, как, вероятно, подсказывает ваша интуиция, отвечает за удивительный набор антигенов, которые иммуноглобулины способны распознавать по принципу «ключ-в-замке».

IgA составляет около 15 процентов антител в организме человека, что делает его вторым по распространенности типом иммуноглобулинов. Однако только около 6 процентов содержится в сыворотке крови. В сыворотке он находится в мономерной форме, то есть в виде отдельной молекулы Y-образной формы, как описано выше. Однако в своей секреторной форме он существует в виде димера или двух из мономеров Y, связанных вместе. Фактически, димерная форма более распространена, поскольку IgA обнаруживается в большом количестве биологических выделений, включая молоко, слюну, слезы и слизь. Он имеет тенденцию быть неспецифическим с точки зрения типов иностранного присутствия, на которое он нацелен. Его присутствие на слизистых оболочках делает его важным сторожем в физически уязвимых местах или местах, в которых микробы могут легко проникнуть глубже в организм.

Период полувыведения IgA составляет пять дней. Секреторная форма представляет собой в общей сложности четыре сайта для связывания антигенов, по два на мономер Y. Их правильно называют сайтами связывания эпитопа, поскольку эпитоп - это специфическая часть любого захватчика, которая запускает иммунную реакцию. Поскольку он обнаружен в слизистых оболочках, которые подвергаются воздействию высоких уровней пищеварительных ферментов, IgA имеет секреторный компонент, который предотвращает его разложение этими ферментами.

IgD составляет примерно 0,2 процента сывороточных антител, или примерно 1 из 500. Он является мономером и имеет два сайта связывания эпитопа.

IgD обнаруживается прикрепленным к поверхности B-лимфоцитов в качестве рецептора B-клеток (также называемого sIg), где, как полагают, он контролировать активацию и подавление В-лимфоцитов в ответ на сигналы от иммоглобулинов, циркулирующих в крови плазма. IgD может быть фактором активного удаления В-лимфоцитов за счет выработки аутореактивных аутоантител. Хотя кажется любопытным, что антитела когда-либо атакуют клетки, которые их производят, иногда это устранение может контролировать чрезмерно усердный или неверно направленный иммунный ответ, или исключить B-клетки из пула, когда они повреждены и больше не синтезируют полезные продукты.

Помимо своей роли де-факто рецептора клеточной поверхности, IgD в меньшей степени обнаруживается в крови и лимфатической жидкости. Также считается, что некоторые люди реагируют с определенными гаптенами (антигенными субъединицами) на пенициллин, что, вероятно, является причиной аллергии на этот антибиотик; он также может таким же образом реагировать с обычными безвредными белками крови, вызывая аутоиммунный ответ.

IgE - самый редкий из пяти классов иммуноглобулинов, составляющий всего около 0,002 процента сывороточных антител, или около 1/50 000 всех циркулирующих иммуноглобулинов. Тем не менее, он играет жизненно важную роль в иммунном ответе.

Подобно IgD, IgE является мономером и имеет два антигенных сайта связывания, по одному на каждом «плече». Его период полураспада составляет два дня. Он связан с тучными клетками и базофилами, которые циркулируют в крови. Как таковой, он является посредником аллергических реакций. Когда антиген связывается с Fab-частью молекулы IgE, связанной с тучной клеткой, это заставляет тучную клетку выделять гистамин в кровоток. IgE также принимает участие в лизисе или химической деградации паразитов простейших (например, амеб и других одноклеточных или многоклеточных захватчиков). IgE также производится в ответ на присутствие гельминтов (паразитических червей) и некоторых членистоногих.

Иногда IgE также играет косвенную роль в иммунном ответе, побуждая к действию другие иммунные компоненты. IgE может защищать поверхности слизистой оболочки, вызывая воспаление. Вы можете подумать, что воспаление ассоциируется с чем-то нежелательным, поскольку обычно вызывает боль и отек. Но воспаление, среди многих других своих иммунных преимуществ, позволяет IgG, которые представляют собой белки из путей комплемента, и лейкоцитам проникать в ткани, чтобы противостоять захватчикам.

IgG - это доминирующее антитело в организме человека, на которое приходится колоссальные 85 процентов всех иммуноглобулинов. Частично это связано с его длительным, хотя и непостоянным, периодом полураспада от семи до 23 дней, в зависимости от рассматриваемого подкласса IgG.

Как и три из пяти типов иммуноглобулинов, IgG существует в виде мономера. Он находится в основном в крови и лимфе. Он обладает уникальной способностью проникать через плаценту у беременных женщин, что позволяет ему защитить будущего плода и новорожденного ребенка. Его основная деятельность включает усиление фагоцитоза макрофагов (специализированных клеток-«пожирателей») и нейтрофилов (другого типа лейкоцитов); нейтрализация токсинов; и инактивация вирусов и уничтожение бактерий. Это дает IgG широкую палитру функций, подходящую для антител, которые так распространены в системе. Обычно это второе антитело на сцене, когда присутствует захватчик, сразу после IgM. Его присутствие значительно увеличивается в анамнестической реакции организма. «Анамнестик» переводится как «не забывать», и IgM реагирует на захватчика, с которым он сталкивался раньше, немедленным всплеском его количества. Наконец, Fc-часть IgG может связываться с NK-клетками, чтобы запустить процесс, называемый антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичностью, или ADCC, который может убивать или ограничивать эффекты вторгшихся микробов.

IgM - это колосс иммуноглобулинов. Он существует в виде пентаметра или группы из пяти связанных мономеров IgM. IgM имеет короткий период полураспада (около пяти дней) и составляет примерно 13-15 процентов сывороточных антител. Важно отметить, что он также является первой линией защиты среди своих четырех родственных антител, являясь первым иммуноглобулином, вырабатываемым во время типичного иммунологического ответа.

Поскольку IgM является пентамером, у него есть 10 сайтов связывания эпитопа, что делает его серьезным противником. Его пять частей Fc, как и у большинства других иммуноглобулинов, могут активировать путь комплемент-белок, и как «первый ответчик» является наиболее эффективным типом антител в этом отношении. IgM агглютинирует проникающий материал, заставляя отдельные части слипаться, чтобы их было легче выводить из организма. Он также способствует лизису и фагоцитозу микроорганизмов с особым сродством к вытеснению бактерий.

Мономерные формы IgM действительно существуют и обнаруживаются в основном на поверхности B-лимфоцитов в качестве рецепторов или sIg (как с IgD). Интересно, что организм уже вырабатывает уровни IgM у взрослых к девяти месяцам.

Благодаря очень высокой вариабельности гипервариабельной части Fab-компонента каждого из пяти иммуноглобулинов, астрономическое количество уникальных антител может быть создано с помощью пяти формальных классы. Это дополняется тем фактом, что L- и H-цепи также входят в ряд изотипов или цепей, которые внешне одинаковы по расположению, но содержат разные аминокислоты. Фактически, существует 45 различных генов L-цепей «каппа», 34 гена L-цепей «лямбда» и 90 генов H-цепей, всего 177, что в свою очередь дает более трех миллионов уникальных комбинаций генов.

Это имеет смысл с точки зрения эволюции и выживания. Иммунная система не только должна быть готова противостоять захватчикам, о которых она уже «знает», но также должна быть готова к созданию оптимального ответа. захватчикам, которых он никогда не видел, или, если уж на то пошло, которые являются совершенно новыми по своей природе, такими как вирусы гриппа, которые эволюционировали через мутации. Взаимодействие хозяина-захватчика с течением времени и между видами микробов и позвоночных на самом деле является не более чем продолжающейся бесконечной «гонкой вооружений».