Антитела (иммуноглобулины)

Иммуноглобулины (антитела)

Синтез иммуноглобулинов

Ииммуноглобулины синтезируются плазматическими клетками, которые образуются из трансформированных, стимулированных антигеном B-лимфоцитов (B-иммунобластов). Все молекулы иммуноглобулинов, синтезированных отдельной плазматической клеткой, идентичны и имеют специфическую реактивность против единственной антигенной детерминанты. Аналогично, все плазматические клетки, полученные путем трансформации и пролиферации одного B-лимфоцита-предщественника, идентичны; то есть, они составляют клон.

Молекулы иммуноглобулинов, синтезированные клетками различных клонов плазматических клеток, имеют различные последовательности аминокислот, что обусловливает различную третичную структуру молекул и придает иную специфичность антителу (то есть, они реагируют с разными антигенами). Эти различия в последовательности аминокислот происходят в так называемом V (вариабельном, переменном) участке молекулы иммуноглобулина.

Структура иммуноглобулинов

Большинство молекул иммуноглобулинов составлены из двух тяжелых (H) цепей и двух легких (L) цепей, соединенных дисульфидными связями. Легкие цепи состоят или из двух k цепей, или из двух l цепей. Тяжелые цепи могут быть одного из пяти классов (IgA, IgG, IgM, IgD, и IgE).

• Иммуноглобулины типа M (IgM) (выделяются в первое время после контакта с инфекцией, обусловливают первичный иммунный ответ)
• Антитела типа G (IgG) (защищает организм на протяжении длительного времени, участвует во вторичном иммунном ответе, при первичном заражении, пик их концентрации приходится на 2 неделю болезни)
• Иммуноглобулины типа Е (IgE) обусловливают аллергические реакции — гиперчувствительность немедленного типа (ГНТ)
• Иммуноглобулин типа IgА (защищает организм от проникновения инфекции через кожу и слизистые оболочки, в большом количестве содержится в грудном молоке)

Существует несколько подклассов тяжелых цепей (изотипы). Эти различные цепи иммуноглобулинов являются антигенами для животных и имеют отличающиеся антигенные детерминанты, поэтому, при введении их животным, антитела, производимые против них, могут использоваться для распознавания и определения различных типов легких цепей и классов тяжелых цепей у человека.

Регулирование производства антител

Производство антител начинается после активации B-клеток антигеном. Максимальная концентрация антител в сыворотке наблюдается с 1 по 2 неделю и затем начинает снижаться. Непрерывное присутствие свободного антигена поддерживает ответ до тех пор, пока увеличение уровня антител не приведет к усиленному удалению антигена и, таким образом, прекращению стимуляции B-клеток.

Существуют также более тонкие механизмы регуляции синтеза иммуноглобулинов. T-хелперы (CD4-позитивные) играют важную роль в регуляции ответа В-клеток на большое количество антигенов и их постоянное присутствие увеличивает производство антител. Этот эффект возникает благодаря, по крайней мере частично, высвобождению лимфокинов.

T-супрессоры (CD8-позитивные) оказывают противоположное влияние, вызывая снижение иммунного ответа; сильное подавление ответа может быть одним из механизмов, лежащих в основе толерантности. Одним из дополнительных регулирующих механизмов является выработка анти-идиотипов (т.е. антител против собственных антител (аутоантител)).

Предполагается, что при иммунном ответе производство специфического антитела обязательно сопровождается производством второго антитела (анти-идиотипного) со специфичностью против вариабельных (V) последовательностей (идиотипов или антиген-связывающих участков) первого антитела. Антиидиотипное антитело способно к распознаванию идиотипов на антигенном рецепторе B-клеток (который построен из иммуноглобулина, идентичного по строению идиотипу первого антитела), таким образом оно конкурирует с антигеном и служит для ингибирования активации B-клетки.

Распознавание антигенов

Существуют большое количество различных антител. Все они реагируют с огромным количеством разнообразных антигенов. Аналогично, огромное количество T-клеток распознает огромное количество разнообразных антигенов. Специфическое распознавание антигена осуществляется лимфоцитами, которые имеют рецепторы для антигена на их поверхностях.

Существует огромное количество рецепторов с отличающейся специфичностью, реагирующих со всем диапазоном известных антигенов, но каждый лимфоцит имеет рецепторы только для единственного антигена. Отсюда следует, что существует огромное количество лимфоцитов (приблизительно 106-109), имеющих один единственный тип рецептора каждый.

Антигенными рецепторами B-лимфоцитов являются иммуноглобулины. Действие механизма перестройки генов (см. ниже) приводит к появлению разнообразных молекул иммуноглобулинов, которые служат как рецепторы для антигенов на поверхности клетки и, в конечном счете, представляют собой специфический иммуноглобулин (антитело), которое будет секретироваться плазматическими клетками после возникновения иммунного ответа. В упрощенном виде, антиген выбирает лимфоциты, которые имеют рецепторы (то есть, поверхностный иммуноглобулин B-клеток), соответствующие ему (подходят друг к другу, как ключ к замку). Это взаимодействие приводит к делению и трансформации B-клетки, и, в конечном счете, к образованию клона плазматических клеток, которые секретируют молекулы антител со специальными связывающими участками, которые являются по существу такими же, как и расположенные на поверхности клетки первоначального лимфоцита, распознавшего антиген.

T-лимфоциты также имеют рецепторы для антигенов и популяции T-клеток имеют подобную степень разнообразия. Рецептор Т-клетки состоит из пары полипептидных цепей (a- и b-цепи), при этом каждая цепь имеет вариабельный и постоянный участок, таким образом рецептор подобен рецептору В-клетки (который является поверхностным иммуноглобулином). Рецептор Т-клетки таким образом может быть расценен как член «семейства иммуноглобулинов высшего качества», которое включает не только иммуноглобулины, но и другие молекулы, вовлеченные во взаимодействие и распознавание клеток, при этом все они имеют общее эволюционное происхождение. Разнообразие антиген-распознающих рецепторов Т-клетки формируется в раннем эмбриональном периоде при помощи механизма перестройки генов, который похож на механизм образования разнообразия иммуноглобулинов. Также, параллельно с активацией В-клеток, антиген выбирает и T-клетки, несущие рецепторы с соответствующей специфичностью, и, таким образом, стимулирует пролиферацию специфического клона T-клеток, результатом которого является образование поколения многочисленных T-клеток-эффекторов идентичной специфичности. Обратите внимание, что распознавание антигена T-клетками — сложный процесс, вовлекающий пространственное взаимодействие антигена с MHC-молекулой на макрофагах и рецептором антигена Т-клетки при участии CD3 и CD4 или CD8 молекул на T-клетках. T-хелперы распознают антигены, связанные с молекулами MHC II класса, а T-супрессоры и цитотоксические Т-клетки распознают антигены, связанные с молекулами MHC I класса. Были описаны T-клетки, несущие рецептор, составленный из гамма и дельта цепей, однако их функция неизвестна.

Ген-перетасовывающий механизм

Разнообразие антигенных рецепторов на B- и T-клетках возникает на уровне ДНК во время дифференцировки лимфоидных предшественников в эмбриональном периоде. Вовлеченные в данный процесс гены расположены в хромосомах 2 (k цепь), 22 (l цепь), 14 (тяжелые цепи, a и g цепи рецепторов Т-клеток) и 7 (b и d цепи рецепторов Т-клеток). Хотя каждый из этих генов функционирует как «генная единица» производства цепи полипептидов, каждый ген существует в цепи ДНК как сложный «мультиген», состоящий из большого количества различных сегментов ДНК, которые могут быть свернуты или собраны вместе в различных модификациях, что приводит к возникновению многочисленных различных шаблонов ДНК.

Специальный механизм соединяет по одному сегменту ДНК от каждой категории, формируя VDJC-последовательность, которая служит как функциональный ген, на котором образуется иРНК, кодирующая всю тяжелую цепь.

Реакции взаимодействия антител с атнтигенами

Антитела могут участвовать в следующих реакциях:

• преципитации;
• агглютинации;
• опсонизации;
• нейтрализации;
• клеточной цитотоксичности;
• разрушения клеток с участием комплемента.

Большинство иммуноглобулинов (антител) оказывают прямое влияние на антигены, с которым они специфично реагируют. Когда антиген является токсином, взаимодействие антиген-антитело может вызывать нейтрализацию токсического воздействия.

Взаимодействие между антигеном и антителом может вызывать структурные повреждения, которые ведут к активации комплемента.

Комплемент

Активация комплемента

Комплемент — это система плазматических белков (C1-C9), которые существуют в неактивной форме и составляют приблизительно 10% глобулинов крови. Активация комплемента может происходить одним из 2 путей:

1. Классический путь: классический путь активации комплемента начинается при взаимодействии IgM или IgG с антигеном. Взаимодействие антитела с антигеном приводит к фиксации C1 к Fc-части молекулы антитела.
2. Альтернативный путь (пропердиновый путь): альтернативный путь отличается от классического пути только механизмом активации и ранними реакциями. Расщепление C3 в альтернативном пути не требует взаимодействия антигена с антителами или наличия ранних (C1, C4, C2) факторов комплемента. Каскад запускается аггрегированными комплексами IgG, сложными углеводами и бактериальными эндотоксинами.

Результаты активации комплемента

Активация комплемента связана с острым воспалительным ответом, характеризуемым вазодилятацией, увеличением сосудистой проницаемости и экссудацией жидкости, опосредованными анафилотоксическими влияниями C3a и C5a. И C3a, и C5a обладают выраженным хемотаксическим эффектом для нейтрофилов, которые эмигрируют в область воспаления. Антиген удаляется путем

• иммунного фагоцитоза, который вызывается опсонизирующим влиянием C3b, нейтрофилами и макрофагами,
• мембранным лизисом, который вызывает конечный продукт каскада комплемента.

Рецепторы к комплементу

Рецепторы к комплементу были обнаружены на поверхности большинства клеток. CD11 — это рецептор нейтрофилов и макрофагов к C3b. CD21 — это рецептор В-лимфоцитов к C3b. CD35 — наиболее широко распространенный рецептор для C3b, найденный на эритроцитах и лейкоцитах; он связывает иммунные комплексы в плазме.

Источник

• Материалы лекции проф. В.Г.Шлопова
• http://pathology.dn.ua/index_rus.shtml