Структура антитела.

Функции антител

Природа и виды антител.

Антитела – это молекулы гликопротеидов, которые по своей электрофоретической подвижности относятся к γ- глобулинам и по международной классификации именуются иммуноглобулинами. Они составляют 1/3 всех белков сыворотки крови (около 16 г/л).

Иммуноглобулины и антитела – синонимы. Однако слово «антитело» чаще используется тогда, когда речь идет об иммуноглобулине определенной специфичности.

Продуцентами иммуноглобулинов являются плазматические клетки.

Все Ат данной специфичности являются продуктами одного клона клеток – антителопродуцентов. Продукты одного клона могут быть названы моноклональными антителами. Однако поскольку каждый природный антигенный субстрат представляет собой комплекс антигенов, иммунный ответ на него реализуется несколькими клонами клеток и образованные антитела являются поликлональными. Антитела, которые продуцируются в организме после иммунизации или в результате инфекционного процесса, называются иммунными. Антитела, появление которых не связано с иммунизацией или инфекцией называются нормальнами.

Истинные нормальные антитела – результат неспецифической активации антиген-реактивных клеток цитокинами или другими стимуляторами, формируемыми в ходе иммунного ответа на другие Аг. Нормальные антитела способствуют индукции первичного ответа, участвуя в представлении антигена антиген-реактивных клеткам, и усиливают фагоцитоз, направляя действие фагоцитов на микробные и другие клетки, к которым присоединились антитела (опсонизация).

Первичная функция Ат состоит взаимодействии их активных центров комплементарными (гомологичными, соответствующими) им детерминантами Аг.

Вторичная функция Ат состоит в способности их:

а) связывать Аг с целью его нейтрализации и элиминации из организма, т. е. принимать участие в формировании защиты от Аг;

б) участвовать в распознавании «чужого» Аг;

в) обеспечивать кооперацию иммунокомпетентных клеток (макрофагов, Т- и В -лимфоцитов);

г) участвовать в различных формах иммунного ответа (фагоцитозе, киллерной функции, ГНТ, ГЗТ, иммунологической толерантности, иммунологической памяти).

Белки Ig по химическому составу относятся к гликопротеидам, т. к. состоят из протеина и сахаров; построены из 18 аминокислот. Молекулярная масса Ig находится в пределах от 150 – 900 кД. Молекулы Ig имеют цилиндрическую форму, видны в электронном микроскопе. До 80% Ig имеют константу седиментации 7S; устойчивы к слабым кислотам, щелочам, нагревания до 60^оС.

Выделить Ig из сыворотки крови можно физическими и химическими методами (электрофорез, изоэлектрическое осаждение спиртом и кислотами, высаливание, аффинная хроматография и др.). Эти методы используют в производстве при приготовлении иммунобиологических препаратов.

Р. Портер и Д. Эдельман установили строение молекулы Ig. По их данным, молекулы Ig всех 5 классов состоят из полипептидных цепей: двух одинаковых тяжелых цепей Н (от англ. heavy – тяжелый) и двух одинаковых легких цепей – L(от англ. light – легкий), соединенных между собой дисульфидными мостиками (– С – S – S).

Соответственно каждому классу Ig, т. е. М, G, A, E, D различают 5 типов тяжелых цепей: M (мю), γ (гамма), α (альфа), E (эпсилон) и δ (дельта), имеющих молекулярную массу в пределах от 50 – 70 кД (содержат 420 – 700 аминокислотных остатков) и различающихся по антигенности.

Легкие цепи всех 5классов являются общими и бывают двух типов:

ϰ (каппа) и λ (лямбда); имеют молекулярную массу 23кД (214 - 219 аминокислотных остатков). Как в Н-, так и L - цепях имеется вариабельная – V (от англ. various – разный) область, в которой последовательность аминокислот непостоянна и константаная – С (от англ. constant – постоянный) область с постоянным набором аминокислот.

При воздействии протеолитических ферментов Ig расщепляется на три фрагмента: два некристаллизующихся, содержащих детерминантные группы к Аг и названных Fad – фрагментами I и II (фрагменты, связывающие Аг) и один кристаллизующийся Fc – фрагмент.Fad и Fc соединены между собой гибкими участками Н -цепи, благодаря чему молекулы Ig имеют гибкую структуру.

Как Н- цепи, так и L - цепи имеют отдельные, линейно связанные компактные участки, названные доменами; в Н-цепи их по 4, а в L - цепи – по 2.

Активные центры, или детерминанты, которые формируются в Y – областях, занимают примерно 2% поверхности молекулы. В каждой молекуле имеются две детерминанты, относящиеся к гипервариабельным участкам Н- и L -цепей, т. е. каждая молекула Ig может связать две молекулы антигена. Поэтому Ат являются двухвалентными.

В ответ на введение любого Аг могут вырабатываться антитела всех пяти классов. Обычно вначале вырабатываются IgM, затем IgG, остальные – IgA, IgE, IgD, – несколько позже.

Ig разных классов отличаются друг от друга биологическими свойствами.

IgG – составляют около 80% сывороточных Ig (в среднем 12г/л), с молекулярной массой 160 000 Д и скоростью седиментации 7. они образуются на высоте первичного иммунного ответа и при повторном введении Аг (вторичный ответ). Они обладают достаточно высокой авидностью, т. е. высокой скоростью связывания с Аг, особенно бактериальной природы (участвуют в реакциях бактериолиза). IgG являются единственным классом антител, проникающих через плаценту в организм плода.Через некоторое время после рождения ребенка содержание IgG в сыворотке крови падает и достигает минимальной концентрации к 3 – 4 месяцам, после чего начинает возрастать за счет накопления собственных IgG, достигая нормы к 7 – летнему возрасту. Около 48% IgG содержится в тканевой жидкости, в которую он диффундирует из крови. IgG подвергют катаболическому распаду (период полураспада = 21 сут.), который происходит в печени, макрофагах, воспалительном очаге под действием протеиназ.

Известно 4 подкласса IgG (IgG₁, IgG₂, IgG₃, IgG₄), различающиеся по структуре тяжелой цепи. Они обладают разной способностью взаимодействовать с комплементом и проходить через плаценту. IgG термостабильны.

IgM – первыми начинают синтезироваться в организме плода и первыми появляются в сыворотке крови после иммунизации людей большинством Аг. Они составляют около 13% сывороточных Ig при средней концентрации 1г/л. По молекулярной массе они значительно превосходят все другие классы Ig – 900 000 Д. Это связано с тем, что IgM являются пентамерами, т. е. состоят из 5 субъединиц. IgM не проходят через плаценту и обладают наиболее высокой авидностью. Они термостабильны. Период полураспада 5 суток.

IgA – встречаются в сыворотке крови и в секретах на поверхности слизистых оболочек. В сыворотке крови присутствуют мономеры IgA с константой седиментации 7, в концентрации 2,5 г/л. Данный уровень достигается к 10 годам жизни ребенка. Молекулярная масса 170 000 – 350 000 дальтон, термостабилен. Период полураспада 6 суток. Сывороточный IgA синтезируется в плазмоцитах селезенки, лимфоузлов и слизистых оболочек. Они не участвуют в обычных СР, но нейтрализуют Аг.

Секреторные IgA отличаются от сывороточных наличием секреторного компонента, который синтезируется клетками секреторного эпителия и может функционировать в качестве их рецептора, а к IgA присоединяется при прохождении последнего через эпителиальные клетки. Секреторные IgA играют существенную роль в местном иммунитете, поскольку препятствуют адгезии микроорганизмов на эпителиальных клетках слизистых оболочек рта, кишечника, респираторных и мочевыводящих путей. Они стимулируют местную фагоцитарную защиту. Секреторные IgA препятствуют адсорбции и репродукции вирусов в эпителиальных клетках слизистой оболочки, например при аденовирусной инфекции, полиомиелите, кори. Около 40% общего IgA содержится в крови.

IgD – до 75% IgD содержится в крови, достигая концентрации 0,03 г/л.

Он имеет молекулярную массу 180 000 Д и скорость седиментации 7. Термолабилен. Период полураспада 3 суток. IgD не проходят через плаценту и не связывает комплемент. До сих пор не ясно, какие функции выполняет IgD. Полагают, что он является одним из рецепторов В- лимфоцитов.

IgE – в норме содержатся в крови в концентрации 0,00025 г/л. Молекулярная масса 190 000 Д, скорость седиментации 8 суток, период полураспада 2 суток термолабильны, не проходят через плаценту. IgE синтезируются плазматическими клетками в бронхиальных и перитониальных лимфатических узлах, в слизистой оболочке желудочно- кишечного тракта со скоростью 0,02 мг/кг массы в сутки. IgE называют также реагинами, поскольку они принимают участие в анафилактических реакциях, обладают выраженной цитофильностью.