Які п’ять класів імуноглобулінів?

Імуноглобуліни, які також називають антитілами, є молекулами глікопротеїну, які складають важливу частину імунна система, яка більше відповідає за боротьбу з інфекційними хворобами та сторонніми "вторгненнями" загалом. Часто скорочується як "Ig", антитіла містяться в крові та інших тілесних рідинах людини та інших хребетних тварин. Вони допомагають виявити та знищити сторонні речовини, такі як мікроби (наприклад, бактерії, найпростіші паразити та віруси).

Імуноглобуліни класифікуються на п’ять категорій: IgA, IgD, IgE, IgG та IgM. Тільки IgA, IgG та IgM знаходяться у значній кількості в організмі людини, але всі вони є важливими або потенційно важливими чинниками імунної відповіді людини.

Імуноглобуліни виробляються В-лімфоцитами, які є класом лейкоцитів (білих кров'яних клітин). Вони являють собою симетричні Y-подібні молекули, що складаються з двох довших важких (Н) ланцюгів та двох коротших легких (L) ланцюгів. Схематично "стовбур" Y включає дві ланцюги L, які розділяються приблизно на половину шляху від низу до верху молекули імуноглобуліну і розходяться під кутом приблизно 90 градусів. Дві ланцюги L проходять вздовж зовнішніх частин "рукавів" Y або частин ланцюгів H вище точки розколу. Таким чином, як шток (два Н-ланцюги), так і обидва "рамена" (один Н-ланцюг, один Л-ланцюг) складаються з двох паралельних ланцюгів. Ланцюги бувають двох типів, каппа та лямбда. Всі ці ланцюги взаємодіють між собою за допомогою або дисульфідних (S-S) зв’язків, або водневих зв’язків.

Імуноглобуліни також можна розділити на постійні (C) та змінні (V) частини. Порції С спрямовують діяльність, в якій беруть участь усі або більшість імуноглобулінів, тоді як зони V зв’язуються з певними антигени (тобто білки, які сигналізують про присутність певної бактерії, вірусу або іншої чужорідної молекули або сутність). "Руками" антитіл формально називають області Fab, де "Fab" означає "антигензв'язувальний фрагмент"; V-частина цього включає лише перші 110 амінокислот області Fab, а не всю річ, як частини Fab руки, найближчі до точки розгалуження Y, досить постійні між різними антитілами і вважаються частиною С регіону.

Для аналогії розглянемо типовий автомобільний ключ, який має частину, загальну для більшості ключів, незалежно від конкретного транспортного засобу. призначений для експлуатації (наприклад, частина, яку ви тримаєте в руці при її використанні), і частина, яка властива лише транспортному засобу в питання. Рукоятку можна уподібнити C-компоненту антитіла, а спеціалізовану частину - V-компоненту.

Частина С-компонента під гілкою Y, що називається Fc-область, може вважатися мозком операції з антитілами. Незалежно від того, для чого призначена область V у даному типі антитіла, область С контролює виконання своїх функцій. С-область IgG та IgM - це те, що активує шлях комплементу, який є набором неспецифічних імунних імунітетів "першої лінії захисту" реакції, пов’язані із запаленням, фагоцитозом (при якому спеціалізовані клітини фізично поглинають сторонні тіла) та деградацією клітин. С-область IgG зв'язується з цими фагоцитами, а також з клітинами "природних кілерів" (NK); область С IgE зв'язується з тучними клітинами, базофілами та еозинофілами.

Що стосується особливостей V-області, ця сама мінлива смуга молекули імуноглобуліну сама поділяється на гіперваріабельні та каркасні області. Різноманітність у гіперваріативній причині, як напевно припускає ваша інтуїція, відповідає за дивовижний спектр антигенів, які імуноглобуліни здатні розпізнати в стилі ключ-замок.

На IgA припадає близько 15 відсотків антитіл в системі людини, що робить його другим за поширеністю типом імуноглобуліну. Однак у сироватці крові виявляється лише близько 6 відсотків. У сироватці він міститься у його мономерній формі - тобто у вигляді єдиної молекули у формі Y, як описано вище. Однак у своєму секреторі, він існує як димер, або два з Y-мономерів, пов'язаних між собою. Насправді димерна форма є більш поширеною, оскільки IgA спостерігається в самих різних біологічних секретах, включаючи молоко, слину, сльози та слиз. Він, як правило, неспецифічний щодо типів іноземних присутніх, на які він націлений. Його присутність на слизових оболонках робить його важливим воротарем у фізично вразливих місцях або місцях, де мікроби легко знаходять шлях глибше в організм.

Період напіввиведення IgA становить п’ять днів. Секреторна форма у загальній складності чотири сайти, на яких можна зв’язати антигени, по два на Y-мономер. Вони правильно називаються сайтами, що зв'язують епітоп, оскільки епітоп є специфічною частиною будь-якого загарбника, що викликає імунну реакцію. Оскільки він міститься в слизових оболонках, які зазнають високого рівня травних ферментів, IgA має секреторний компонент, який запобігає його руйнуванню цими ферментами.

IgD становить приблизно 0,2 відсотка сироваткових антитіл, або приблизно 1 на 500. Це мономер і має два сайти, що зв’язують епітоп.

IgD виявляється прикріпленим до поверхні В-лімфоцитів як рецептор В-клітин (також званий sIg), де, як вважають, контролюють активацію та придушення В-лімфоцитів у відповідь на сигнали від імуноглобулінів, які циркулюють у крові плазма. IgD може бути фактором активної елімінації В-лімфоцитів шляхом генерування самореактивних аутоантитіл. Хоча здається цікавим, що антитіла коли-небудь атакують клітини, що їх утворюють, іноді це виведення може контролювати надмірна завзятість або неправильна спрямована імунна відповідь, або виймайте В-клітини з пулу, коли вони пошкоджені і більше не синтезують корисно продуктів.

На додаток до своєї ролі як фактичного рецептора клітинної поверхні, IgD виявляється меншою мірою в крові та лімфатичній рідині. Деякі люди також вважають, що вони можуть реагувати з певними гаптенами (антигенними субодиницями) на пеніцилін, імовірно, тому деякі люди мають алергію на цей антибіотик; він також може реагувати зі звичайними, нешкідливими білками крові таким же чином, здійснюючи тим самим аутоімунну відповідь.

IgE є найрідкіснішим із п’яти класів імуноглобулінів, на нього припадає лише близько 0,002 відсотка сироваткових антитіл, або приблизно 1/50 000-го числа всіх циркулюючих імуноглобулінів. Тим не менше, він відіграє життєво важливу роль у імунній відповіді.

Як і IgD, IgE є мономером і має два антигенних сайти зв'язування, по одному на кожному "плечі". Він має короткий період напіввиведення два дні. Він зв’язаний з тучними клітинами та базофілами, які циркулюють у крові. Як такий, він є посередником алергічних реакцій. Коли антиген зв'язується з Fab-частиною молекули IgE, зв'язаною з тучною клітиною, це призводить до того, що тучна клітина вивільняє гістамін у кров. IgE також бере участь у лізисі або хімічній деградації паразитів найпростіших різновидів (припустимо, амеб та інших одноклітинних або багатоклітинних загарбників). IgE також виробляється у відповідь на наявність гельмінтів (паразитичних хробаків) та деяких членистоногих.

Іноді IgE також відіграє опосередковану роль в імунній відповіді, приводячи інші імунні компоненти в дію. IgE може захищати поверхні слизової, ініціюючи запалення. Ви можете подумати, що запалення означає щось небажане, оскільки воно, як правило, викликає біль і набряк. Але запалення, серед багатьох інших його імунних переваг, дозволяє IgG, які є білками з шляхів комплементу, і білим кров'яним клітинам проникати в тканини для протистояння загарбникам.

IgG є домінуючим антитілом в організмі людини, на нього припадає колосальних 85 відсотків усіх імуноглобулінів. Частково це пов’язано з тривалим, хоча і змінним періодом напіввиведення від семи до 23 днів, залежно від відповідного підкласу IgG.

Як і три з п’яти типів імуноглобуліну, IgG існує як мономер. Він міститься головним чином у крові та лімфі. Він має унікальну здатність перетинати плаценту у вагітних жінок, що дозволяє захищати ненароджений плід та новонароджену дитину. Основна діяльність включає посилення фагоцитозу в макрофагах (спеціалізовані клітини, що поїдають їжу) та нейтрофілах (інший тип білих кров'яних клітин); нейтралізуючи токсини; і інактивуючи віруси та вбиваючи бактерії. Це надає IgG широку палітру функцій, пристосованих до антитіл, які настільки поширені в системі. Як правило, це друге антитіло на місці події, коли присутній загарбник, слідуючи за IgM. Його присутність значно посилюється в анамнестичній реакції організму. "Anamnestic" перекладається як "не забувати", а IgM реагує на загарбника, з яким він раніше стикався, негайним стрибком його кількості. Нарешті, Fc-частина IgG може зв'язуватися з NK-клітинами, щоб запускати процес, який називається антитілозалежною клітинно-опосередкованою цитотоксичністю, або ADCC, який може вбити або обмежити ефекти вторгнення мікробів.

IgM - колос імуноглобулінів. Він існує у вигляді пентаметра або групи з п’яти зв’язаних мономерів IgM. IgM має короткий період напіввиведення (близько п’яти днів) і становить приблизно 13-15 відсотків сироваткових антитіл. Важливо, що це також перша лінія захисту серед чотирьох братів і сестер антитіл, яка є першим імуноглобуліном, виробленим під час типової імунологічної відповіді.

Оскільки IgM є пентамером, він має 10 ділянок зв’язування епітопів, що робить його жорстоким противником. Його п’ять порцій Fc, як і більшість інших імуноглобулінів, можуть активувати шлях білка комплемент, і як „перший реагуючий” є найбільш ефективним типом антитіл у цьому відношенні. Агглютинати IgM вдирають матеріал, змушуючи окремі шматочки злипатися для легшого очищення від тіла. Це також сприяє лізису та фагоцитозу мікроорганізмів, з особливою спорідненістю до витіснених бактерій.

Мономерні форми IgM дійсно існують і знаходяться головним чином на поверхні В-лімфоцитів як рецептори або sIg (як при IgD). Цікаво, що організм вже виробляє рівень IgM у дорослих до дев’яти місяців.

Завдяки дуже високій мінливості гіперваріативної частини Fab-компонента кожного з п’яти імуноглобуліни, астрономічна кількість унікальних антитіл може бути створена у всіх п’яти формальних класи. Це посилюється тим, що ланцюги L і H також мають ряд ізотипів, або ланцюги, які за зовнішнім виглядом однакові за розміщенням, але містять різні амінокислоти. Насправді існує 45 різних генів L-ланцюга «каппа», 34 гена L-ланцюга «лямбда» та 90 генів Н-ланцюга загалом 177, що, у свою чергу, дає понад три мільйони унікальних комбінацій генів.

Це має сенс з позицій еволюції та виживання. Імунна система повинна бути не тільки готова протистояти загарбникам, про яких вона вже „знає”, але вона також повинна бути готова створити оптимальну відповідь для загарбників, яких він ніколи не бачив, або, що стосується цього, є абсолютно новими за своєю природою, такими як віруси грипу, мутації. Взаємодія господаря-загарбника з часом та між мікробними та хребетними видами насправді є не більше, ніж триваючою, нескінченною "гонкою озброєнь".