Vilka är de fem klasserna av immunglobuliner?

Immunglobuliner, även kallade antikroppar, är glykoproteinmolekyler som utgör en viktig del av immunförsvar, som är ansvarig för att bekämpa infektionssjukdomar och främmande "invasioner" mer allmänt. Ofta förkortas som "Ig", antikroppar finns i blod och andra kroppsvätskor hos människor och andra ryggradsdjur. De hjälper till att identifiera och förstöra främmande ämnen som mikrober (t.ex. bakterier, protozoiska parasiter och virus).

Immunglobuliner klassificeras i fem kategorier: IgA, IgD, IgE, IgG och IgM. Endast IgA, IgG och IgM finns i betydande mängder i människokroppen, men alla är viktiga eller potentiellt viktiga bidrag till det humana immunsvaret.

Immunglobuliner produceras av B-lymfocyter, som är en klass av leukocyter (vita blodkroppar). De är symmetriska Y-formade molekyler som består av två längre tunga (H) kedjor och två kortare lätta (L) kedjor. Schematiskt innefattar "stammen" av Y de två L-kedjorna, som delar sig ungefär halvvägs från botten till toppen av immunoglobulinmolekylen och avviker i ungefär 90 graders vinkel. De två L-kedjorna löper längs utsidan av Y-armarna, eller delarna av H-kedjorna ovanför delningspunkten. Således består både stammen (två H-kedjor) och båda "armarna" (en H-kedja, en L-kedja) av två parallella kedjor. L-kedjorna finns i två typer, kappa och lambda. Dessa kedjor interagerar alla med varandra via antingen disulfidbindningar (S-S) eller vätebindningar.

Immunglobuliner kan också separeras i konstanta (C) och variabla (V) delar. C delar direkta aktiviteter där alla eller de flesta immunglobuliner deltar, medan V-områdena binder till specifika antigener (dvs. proteiner som signalerar närvaron av en viss bakterie, virus eller annan främmande molekyl eller entitet). Antikropparnas "armar" kallas formellt Fab-regioner, där "Fab" betyder "antigenbindande fragment"; V-delen av detta inkluderar endast de första 110 aminosyrorna i Fab-regionen, inte hela saken, som delarna av Fab armarna närmast grenens y-punkt är relativt konstanta mellan olika antikroppar och anses vara en del av C område.

Som en analogi, överväg en typisk bilnyckel, som har en del som är gemensam för de flesta nycklar oavsett vilket fordon som är nyckeln är utformad för att fungera (t.ex. den del du håller i handen när du använder den) och en del som endast är specifik för fordonet i fråga. Handtagsdelen kan liknas med C-komponenten i en antikropp och den specialiserade delen med V-komponenten.

Den del av C-komponenten under Y-grenen, som kallas Fc-regionen, kan vara tanken på hjärnorna i antikroppsoperationen. Oavsett vad V-regionen är utformad för att göra i en viss typ av antikropp, kontrollerar C-regionen utförandet av dess funktioner. C-regionen av IgG och IgM är det som aktiverar komplementvägen, som är en uppsättning av ospecifikt "första försvarslinje" -immun svar involverade i inflammation, fagocytos (där specialiserade celler fysiskt uppslukar främmande kroppar) och cellnedbrytning. C-regionen av IgG binder till dessa fagocyter såväl som till "naturliga mördare" (NK) -celler; C-regionen av IgE binder till mastceller, basofiler och eosinofiler.

När det gäller uppgifter om V-regionen är denna mycket variabla remsa av immunoglobulinmolekylen själv uppdelad i hypervariabla och ramregioner. Mångfald i den hypervariabla orsaken, som din intuition antagligen antyder, är ansvarig för det fantastiska utbudet av antigener som immunglobuliner kan känna igen, key-in-lock-stil.

IgA står för cirka 15 procent av antikropparna i det mänskliga systemet, vilket gör det till den näst vanligaste typen av immunglobulin. Bara cirka 6 procent finns dock i blodserumet. I serum finns det i sin monomera form - det vill säga som en enda molekyl i Y-form som beskrivits ovan. I dess sekretariat från existerar det emellertid som en dimer, eller två av Y-monomererna kopplade ihop. I själva verket är den dimera formen vanligare, eftersom IgA ses i en mängd olika biologiska utsöndringar, inklusive mjölk, saliv, tårar och slem. Det tenderar att vara ospecifikt när det gäller vilka typer av utländska närvaror det riktar sig mot. Dess närvaro på slemhinnor gör det till en viktig grindvakt på fysiskt utsatta platser, eller på de platser där mikrober lätt kan hitta vägar djupare in i kroppen.

IgA har en halveringstid på fem dagar. Den sekretoriska formen är totalt fyra ställen där antigener ska bindas, två per Y-monomer. Dessa kallas korrekt epitopbindande platser, eftersom epitopen är den specifika delen av alla inkräktare som utlöser en immunreaktion. Eftersom det finns i slemhinnor som utsätts för höga nivåer av matsmältningsenzymer, har IgA en sekretorisk komponent som förhindrar att den bryts ned av dessa enzymer.

IgD utgör cirka 0,2 procent av serumantikropparna, eller cirka 1 av 500. Det är en monomer och har två epitopbindande platser.

IgD finns fäst vid ytan av B-lymfocyter som en B-cellreceptor (även kallad sIg), där det tros kontrollera B-lymfocytaktivering och undertryckning som svar på signaler från immumoglobuliner som cirkulerar i blod plasma. IgD kan vara en faktor vid aktiv eliminering av B-lymfocyter genom generering av självreaktiva autoantikroppar. Även om det verkar nyfiken att antikroppar någonsin skulle attackera cellerna som gör dem, kan denna eliminering ibland kontrollera en överdrivet eller felriktat immunsvar, eller ta B-celler ur poolen när de är skadade och inte längre syntetiserar till hjälp Produkter.

Förutom dess roll som en de facto cellytreceptor, finns IgD i mindre utsträckning i blod och lymfvätska. Det anses också hos vissa människor att reagera med vissa haptens (antigena underenheter) på penicillin, vilket är troligt varför vissa människor är allergiska mot detta antibiotikum; det kan också reagera med vanliga, ofarliga blodproteiner på samma sätt och därigenom påverka ett autoimmunt svar.

IgE är den sällsynta av de fem klasserna av immunglobuliner och står endast för cirka 0,002 procent av serumantikroppen, eller ungefär 1/50 000 av alla cirkulerande immunglobuliner. Ändå spelar det en viktig roll i immunsvaret.

Liksom IgD är IgE en monomer och har två antigena bindningsställen, en på varje "arm". Den har en kort halveringstid på två dagar. Det är bundet till mastceller och basofiler, som cirkulerar i blod. Som sådan är det en medlare av allergiska reaktioner. När ett antigen binder till Fab-delen av en IgE-molekyl bunden till en mastcell, får detta mastcellen att frigöra histamin i blodomloppet. IgE deltar också i lysis eller kemisk nedbrytning av parasiter av den protozoaniska sorten (tänk på amöber och andra encelliga eller flercelliga inkräktare). IgE tillverkas också som svar på närvaron av helminter (parasitiska maskar) och vissa leddjur.

Ibland spelar IgE också en indirekt roll i immunsvaret genom att galvanisera andra immunkomponenter till handling. IgE kan skydda slemhinnor genom att initiera inflammation. Du kanske tror att inflammation betyder något oönskat, eftersom det tenderar att orsaka smärta och svullnad. Men inflammation, bland många andra immunfördelar, gör det möjligt för IgG, som är proteiner från komplementvägarna, och vita blodkroppar att komma in i vävnader för att möta inkräktare.

IgG är den dominerande antikroppen i människokroppen och står för hela 85 procent av alla immunglobuliner. En del av detta beror på dess långa, om än variabla halveringstid på sju till 23 dagar, beroende på IgG-underklassen i fråga.

Liksom tre av de fem typerna av immunglobulin finns IgG som en monomer. Det finns främst i blod och lymf. Den har den unika förmågan att korsa moderkakan hos gravida kvinnor, vilket gör att den kan skydda det ofödda fostret och det nyfödda barnet. Dess huvudsakliga aktiviteter inkluderar förbättring av fagocytos i makrofager (specialiserade "ätarceller") och neutrofiler (en annan typ av vita blodkroppar); neutraliserande toxiner; och inaktivera virus och döda bakterier. Detta ger IgG en bred funktionspalett som passar en antikropp som är så utbredd i systemet. Det är vanligtvis den andra antikroppen på scenen när en inkräktare är närvarande, som följer nära IgM. Dess närvaro ökar kraftigt i kroppens anamnestiska respons. "Anamnestic" översätts till "att inte glömma", och IgM svarar på en inkräktare som den har stött på tidigare med en omedelbar ökning i antalet. Slutligen kan Fc-delen av IgG bindas till NK-celler för att sätta igång en process som kallas antikroppsberoende cellmedierad cytotoxicitet eller ADCC, som kan döda eller begränsa effekterna av invaderande mikrober.

IgM är kolossen av immunglobuliner. Den existerar som en pentameter eller som en grupp av fem bundna IgM-monomerer. IgM har en kort halveringstid (cirka fem dagar) och utgör cirka 13 till 15 procent av serumantikropparna. Viktigt är att det också är den första försvarslinjen bland dess fyra antikroppsyskon, som är det första immunglobulinet som tillverkas under ett typiskt immunologiskt svar.

Eftersom IgM är en pentamer har den 10 epitopbindande platser, vilket gör den till en hård motståndare. Dess fem Fc-delar, som de flesta andra immunglobuliner, kan aktivera komplement-proteinvägen och är som en "första responder" den mest effektiva typen av antikropp i detta avseende. IgM agglutinerar invaderande material och tvingar enskilda bitar att hålla ihop för enklare rensning från kroppen. Det främjar också lys och fagocytos hos mikroorganismer, med en särskild affinitet för att avlägsna bakterier.

Monomeriska former av IgM finns och finns huvudsakligen på ytan av B-lymfocyter som receptorer eller sIg (som med IgD). Intressant är att kroppen redan har producerat vuxna nivåer av IgM vid nio månaders ålder.

Tack vare den mycket höga variabiliteten hos den hypervariabla delen av Fab-komponenten hos var och en av de fem immunoglobuliner, ett astronomiskt antal unika antikroppar kan skapas över de fem formella klasser. Detta utökas av det faktum att L- och H-kedjorna också finns i ett antal isotyper, eller kedjor som ytligt sett är desamma i arrangemang men innehåller olika aminosyror. Faktum är att det finns 45 olika "kappa" -L-kedjegener, 34 "lambda" -L-kedjegener och 90 H-kedjegener för totalt 177, vilket i sin tur ger över tre miljoner unika kombinationer av gener.

Detta är vettigt ur ståndpunkten evolution och överlevnad. Immunsystemet måste inte bara vara beredd att möta inkräktare som det redan "känner" till, utan det måste också vara berett att skapa ett optimalt svar för inkräktare har det aldrig sett eller, för den delen, som är helt nya, till exempel influensavirus som har utvecklats själva genom mutationer. Värd-inkräktarinteraktionen över tid och över mikrobiella och ryggradsdjurarter är egentligen inte mer än ett pågående, oändligt "vapenlopp".