Čo je päť tried imunoglobulínov?

Imunoglobulíny, tiež nazývané protilátky, sú molekuly glykoproteínu, ktoré tvoria dôležitú súčasť imunitný systém, ktorý je viac zodpovedný za boj proti infekčným chorobám a cudzím „inváziám“ všeobecne. Protilátky sa často označujú skratkou „Ig“ a nachádzajú sa v krvi a iných telesných tekutinách ľudí a iných stavovcov. Pomáhajú identifikovať a ničiť cudzie látky, ako sú mikróby (napr. Baktérie, parazity prvokov a vírusy).

Imunoglobulíny sú rozdelené do piatich kategórií: IgA, IgD, IgE, IgG a IgM. V ľudskom tele sa nachádzajú vo významnom množstve iba IgA, IgG a IgM, ale všetky významne alebo potenciálne významne prispievajú k imunitnej odpovedi človeka.

Imunoglobulíny sú produkované B-lymfocytmi, ktoré sú triedou leukocytov (biele krvinky). Sú to symetrické molekuly v tvare Y pozostávajúce z dvoch dlhších ťažkých (H) reťazcov a dvoch kratších ľahkých (L) reťazcov. Schematicky „kmeň“ Y zahrnuje dva L reťazce, ktoré sa štiepia od seba zhruba do polovice od spodku k vrchu molekuly imunoglobulínu a rozchádzajú sa v zhruba 90-stupňovom uhle. Dva reťazce L prebiehajú pozdĺž vonkajšej strany „ramien“ Y alebo častí reťazcov H nad bodom rozdelenia. Kmeň (dva H reťazce) a obidve „ramená“ (jeden H reťazec, jeden L reťazec) teda pozostávajú z dvoch paralelných reťazcov. Reťazce L sa dodávajú v dvoch typoch, kappa a lambda. Všetky tieto reťazce navzájom interagujú buď prostredníctvom disulfidových (S-S) väzieb alebo vodíkových väzieb.

Imunoglobulíny možno rozdeliť na konštantnú (C) a variabilnú (V) časť. C časti riadia aktivity, na ktorých sa zúčastňujú všetky alebo väčšina imunoglobulínov, zatiaľ čo oblasti V sa viažu na špecifické antigény (t.j. proteíny, ktoré signalizujú prítomnosť konkrétnej baktérie, vírusu alebo inej cudzej molekuly alebo subjekt). „Ramená“ protilátok sa formálne nazývajú Fab oblasti, kde „Fab“ znamená „antigén viažuci fragment“; časť V obsahuje iba prvých 110 aminokyselín Fab oblasti, nie celú vec, pretože časti Fab ramená najbližšie k bodu rozvetvenia Y sú medzi rôznymi protilátkami pomerne konštantné a považujú sa za súčasť C regiónu.

Analogicky zvážte typický kľúč od auta, ktorého časť je spoločná pre väčšinu kľúčov bez ohľadu na konkrétne vozidlo. je navrhnutý tak, aby ovládal (napr. časť, ktorú pri používaní držíte v ruke) a časť, ktorá je špecifická iba pre vozidlo v otázka. Rukoväťová časť sa dá prirovnať k C zložke protilátky a špecializovaná časť k V zložke.

Časť C zložky pod vetvou Y, nazývaná Fc oblasť, sa môže považovať za mozog operácie protilátky. Bez ohľadu na to, čo je V oblasť navrhnutá pre daný typ protilátky, C oblasť riadi vykonávanie svojich funkcií. C oblasť IgG a IgM aktivuje dráhu komplementu, čo je súbor nešpecifickej „prvej línie obrany“ imunitného systému reakcie zapojené do zápalu, fagocytózy (pri ktorej špecializované bunky fyzicky pohlcujú cudzie telá) a degradácie buniek. C oblasť IgG sa viaže na tieto fagocyty aj na bunky „natural killer“ (NK); oblasť C IgE sa viaže na žírne bunky, bazofily a eozinofily.

Pokiaľ ide o podrobnosti o oblasti V, tento vysoko variabilný prúžok molekuly imunoglobulínu je samotný rozdelený na hypervariabilné a rámcové oblasti. Rozmanitosť z hypervariabilného dôvodu, ako pravdepodobne naznačuje vaša intuícia, je zodpovedná za úžasnú škálu antigénov, ktoré sú imunoglobulíny schopné rozpoznať štýlom zámky.

IgA predstavuje asi 15 percent protilátok v ľudskom systéme, čo z neho robí druhý najbežnejší typ imunoglobulínu. V krvnom sére sa však nachádza iba asi 6 percent. V sére sa nachádza v monomérnej forme - teda ako jedna molekula v tvare Y, ako je opísané vyššie. Vo svojej sekrécii z však existuje ako dimér alebo dva z Y monomérov spojené dohromady. V skutočnosti je dimérna forma bežnejšia, pretože IgA sa vyskytuje v širokej škále biologických sekrétov, vrátane mlieka, slín, sĺz a hlienu. Býva nešpecifický, pokiaľ ide o typy zahraničných prítomnosti, na ktoré je zameraný. Jeho prítomnosť na slizniciach z neho robí dôležitého strážcu na fyzicky zraniteľných miestach alebo miestach, kde si mikróby môžu ľahko nájsť cestu hlbšie do tela.

IgA má polčas päť dní. Sekrečná forma predstavuje celkom štyri miesta, na ktoré sa viažu antigény, dve na Y monomér. Toto sa správne nazýva epitop viažuce miesta, pretože epitop je špecifickou časťou každého útočníka, ktorý spúšťa imunitnú reakciu. Pretože sa nachádza v slizniciach vystavených vysokej hladine tráviacich enzýmov, má IgA sekrečnú zložku, ktorá zabraňuje jeho degradácii týmito enzýmami.

IgD tvorí približne 0,2 percent sérových protilátok, alebo približne 1 z 500. Je to monomér a má dve väzbové miesta pre epitop.

IgD sa nachádza pripojený k povrchu B-lymfocytov ako receptor B-buniek (tiež nazývaný sIg), o ktorom sa predpokladá, že kontroluje aktiváciu a potlačenie B-lymfocytov v reakcii na signály z imumoglobulínov, ktoré cirkulujú v krvi plazma. IgD môže byť faktorom v aktívnej eliminácii B-lymfocytov vytváraním samovoľne reagujúcich autoprotilátok. Aj keď sa zdá byť zvedavé, že protilátky by niekedy mohli napadnúť bunky, ktoré ich vytvárajú, niekedy môže táto eliminácia kontrolovať nadmerne horlivá alebo nesprávne nasmerovaná imunitná odpoveď, alebo vyberte B-bunky z bazéna, ak sú poškodené a prestávajú syntetizovať užitočné Produkty.

Okrem svojej úlohy de facto bunkového povrchového receptora sa IgD nachádza v menšej miere v krvi a lymfatickej tekutine. U niektorých ľudí sa tiež predpokladá, že reagujú s určitými hapténmi (antigénne podjednotky) na penicilíne, čo je pravdepodobné, prečo sú niektorí ľudia alergickí na toto antibiotikum; rovnako môže reagovať s bežnými neškodnými krvnými proteínmi, a tým spôsobiť autoimunitnú odpoveď.

IgE je najvzácnejšia z piatich tried imunoglobulínov, predstavuje iba asi 0,002 percenta sérových protilátok alebo asi 1/50 000. všetkých cirkulujúcich imunoglobulínov. Napriek tomu hrá zásadnú úlohu v imunitnej reakcii.

Rovnako ako IgD, IgE je monomér a má dve antigénne väzbové miesta, jedno na každom „ramene“. Má krátky polčas rozpadu dva dni. Je viazaný na žírne bunky a bazofily, ktoré cirkulujú v krvi. Ako taký je sprostredkovateľom alergických reakcií. Keď sa antigén viaže na Fab časť molekuly IgE naviazanú na žírnu bunku, spôsobuje to, že žírna bunka uvoľňuje histamín do krvi. IgE sa tiež podieľa na lýze alebo chemickej degradácii parazitov protozoálnej odrody (myslíte si améby a ďalšie jednobunkové alebo mnohobunkové útočníky). IgE sa tiež vyrába ako reakcia na prítomnosť hlíst (parazitické červy) a určitých článkonožcov.

IgE občas tiež hrá nepriamu úlohu v imunitnej reakcii tým, že pozinkuje ďalšie imunitné zložky do činnosti. IgE môže chrániť povrchy slizníc iniciovaním zápalu. Možno si myslíte, že zápal znamená niečo nežiaduce, pretože má tendenciu spôsobovať bolesť a opuch. Ale zápal okrem mnohých ďalších svojich imunitných výhod umožňuje IgG, ktoré sú bielkovinami z dráh komplementu, a bielym krvinkám vstúpiť do tkanív, aby mohli čeliť útočníkom.

IgG je dominantná protilátka v ľudskom tele, ktorá predstavuje neuveriteľných 85 percent všetkých imunoglobulínov. Čiastočne je to kvôli jeho dlhému, aj keď variabilnému polčasu rozpadu sedem až 23 dní, v závislosti od príslušnej podtriedy IgG.

Rovnako ako tri z piatich typov imunoglobulínov existuje IgG ako monomér. Nachádza sa predovšetkým v krvi a lymfe. Má jedinečnú schopnosť prechádzať placentou u tehotných žien, čo jej umožňuje chrániť nenarodený plod a novorodenca. Medzi jej hlavné činnosti patrí zvyšovanie fagocytózy v makrofágoch (špecializované „požieracie“ bunky) a neutrofiloch (iný typ bielych krviniek); neutralizujúce toxíny; a deaktiváciu vírusov a ničenie baktérií. Toto dáva IgG širokú paletu funkcií, vhodných pre protilátku, ktorá je v systéme taká rozšírená. Zvyčajne je to druhá protilátka na scéne, keď je prítomný útočník, ktorý sleduje tesne za IgM. Jeho prítomnosť je výrazne zvýšená pri anamnestickej reakcii tela. „Anamnestický“ znamená „nezabudnutie“ a IgM reaguje na votrelca, s ktorým sa už predtým stretol, okamžitým zvýšením počtu. Nakoniec sa Fc časť IgG môže viazať na NK bunky a uviesť do pohybu proces nazývaný na bunkách sprostredkovaná cytotoxicita závislá od protilátky alebo ADCC, ktorý môže zabíjať alebo obmedzovať účinky napadnutia mikróbov.

IgM je kolos imunoglobulínov. Existuje ako pentameter alebo skupina piatich viazaných monomérov IgM. IgM má krátky polčas (asi päť dní) a tvorí približne 13 až 15 percent sérových protilátok. Dôležité je, že je to tiež prvá obranná línia medzi jej štyrmi súrodencami protilátky, ktorá je prvým imunoglobulínom vyrobeným počas typickej imunologickej odpovede.

Pretože IgM je pentamér, má 10 väzbových miest na epitop, čo z neho robí silného protivníka. Jeho päť Fc častí, podobne ako u väčšiny ostatných imunoglobulínov, môže aktivovať dráhu komplementu a proteínu a ako „prvá odpoveď“ je v tomto ohľade najúčinnejším typom protilátky. IgM aglutinuje invázny materiál a núti jednotlivé kúsky, aby sa zlepili a uľahčili tak vylučovanie z tela. Tiež podporuje lýzu a fagocytózu mikroorganizmov so zvláštnou afinitou k vylučujúcim baktériám.

Monomérne formy IgM existujú a nachádzajú sa hlavne na povrchu B-lymfocytov ako receptory alebo sIg (ako pri IgD). Je zaujímavé, že telo už produkovalo hladiny IgM pre dospelých do veku deviatich mesiacov.

Vďaka veľmi vysokej variabilite hypervariabilnej časti Fab komponentu každej z piatich imunoglobulíny, je možné vytvoriť astronomické množstvo jedinečných protilátok v rámci piatich formálnych protilátok triedy. Toto je umocnené skutočnosťou, že L a H reťazce tiež prichádzajú v mnohých izotypoch alebo v reťazcoch, ktoré sú povrchovo rovnaké v usporiadaní, ale obsahujú rôzne aminokyseliny. V skutočnosti existuje 45 rôznych génov L reťazca „kappa“, 34 génov L reťazca „lambda“ a 90 génov H reťazca celkovo pre 177, čo zase poskytuje viac ako tri milióny jedinečných kombinácií génov.

To dáva zmysel z hľadiska evolúcie a prežitia. Imunitný systém musí byť nielen pripravený čeliť útočníkom, o ktorých už „vie“, ale musí byť pripravený aj na optimálnu reakciu k útočníkom, ktorých nikdy nevidel, alebo majú úplne nový charakter, napríklad vírusy chrípky, ktoré sa vyvinuli prostredníctvom mutácie. Interakcia hostiteľ-útočník v priebehu času a naprieč mikrobiálnymi druhmi a druhmi stavovcov nie je v skutočnosti nič iné ako prebiehajúce, nekonečné „preteky v zbrojení“.