Где вырабатываются иммуноглобулины

Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) — вид белковых соединений плазмы крови, синтезирующихся плазматическими клетками в организме человека и других теплокровных животных в ответ на попадание в него чужеродных или потенциально опасных веществ (это молекулы из бактерий или вирусов, белковые токсины и т.п вещества, которые в соответствии с их ролью в имунном ответе называют антигенами). Для каждого антигена из В-лимфоцитов формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела прикрепляются к антигенам, связываясь с определённым эпитопом — характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной цепи антигена. Антитела выполняют две функции: антиген-связывающую, то есть прямо мешают антигену приносить вред, и эффекторную, то есть вызывают тот или иной иммунный ответ, например, запускают классическую схему активации комплемента.

Содержание

Антитела являются особым классом гликопротеинов, имеющихся как в сыворотке крови, так и на поверхности B-лимфоцитов в виде мембраносвязанных рецепторов. Антитела состоят из двух лёгких и двух тяжёлых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов антител (иммуноглобулинов) — IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжёлых цепей и по выполняемым эффекторным функциям.

Антитела являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета.

История изучения [ править | править код ]

Самое первое антитело было обнаружено Берингом и Китазато в 1890 году, однако в то время о природе обнаруженного столбнячного антитоксина, кроме его специфичности и его присутствия в сыворотке иммунного животного, ничего определённого сказать было нельзя. Только с 1937 года — исследований Тиселиуса и Кабата, началось изучение молекулярной природы антител. Авторы использовали метод электрофореза белков и продемонстрировали увеличение гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови иммунизированных животных. Адсорбция сыворотки антигеном, который был взят для иммунизации, снижала количество белка в данной фракции до уровня интактных животных.

Строение антител [ править | править код ]

Антитела являются относительно крупными (

150 кДа — IgG) гликопротеинами, имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжёлых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из V_H, C_Н1, шарнира, C_H2- и C_H3-доменов) и из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из V_L— и C_L— доменов). К тяжёлым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding — антиген-связывающий фрагмент) и один Fc (англ. fragment crystallizable — фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA), так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер — IgM). Всего различают пять типов тяжёлых цепей (α-, γ-, δ-, ε- и μ-цепи) и два типа лёгких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

Классификация по тяжёлым цепям [ править | править код ]

Различают пять классов (изотипов) иммуноглобулинов, различающихся:

Класс IgG классифицируют на четыре подкласса (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), класс IgA — на два подкласса (IgA1, IgA2). Все классы и подклассы составляют девять изотипов, которые присутствуют в норме у всех индивидов. Каждый изотип определяется последовательностью аминокислот константной области тяжёлой цепи.

Функции антител [ править | править код ]

Иммуноглобулины всех изотипов бифункциональны. Это означает, что иммуноглобулин любого типа распознает и связывает антиген, зачастую нейтрализуя его вред для организма, а затем активирует эффекторные механизмы иммунитета на борьбу с источником этих антигенов.

Одна область молекулы антител (Fab) определяет её антигенную специфичность, а другая (Fc) осуществляет эффекторные функции: связывание с рецепторами, которые экспрессированы на клетках организма (например, фагоцитах); связывание с первым компонентом (C1q) системы комплемента для инициации классического пути каскада комплемента.

• IgG (молекулярная масса 146 кДа) является основным иммуноглобулином сыворотки здорового человека (составляет 70-75 % всей фракции иммуноглобулинов), наиболее активен во вторичном иммунном ответе и антитоксическом иммунитете. Благодаря малым размерам (коэффициент седиментации 7S) является единственной фракцией иммуноглобулинов, способной к транспорту через плацентарный барьер и тем самым обеспечивающей иммунитет плода и новорождённого. В составе IgG 2-3 % углеводов; два антигенсвязывающих F_ab-фрагмента и один F_C-фрагмент. F_ab-фрагмент (50-52 кДа) состоит из целой L-цепи и N-концевой половины H-цепи, соединённых между собой дисульфидной связью, тогда как F_C-фрагмент (48 кДа) образован C-концевыми половинами H-цепей. Всего в молекуле IgG 12 доменов (участки, сформированные из β-структуры и α-спиралей полипептидных цепей Ig в виде неупорядоченных образований, связанных между собой дисульфидными мостиками аминокислотных остатков внутри каждой цепи): по 4 на тяжёлых и по 2 на лёгких цепях.
• IgM (молекулярная масса 970 кДа, наиболее крупные иммуноглобулины) появляются при первичном иммунном ответе B-лимфоцитами на ранее неизвестный антиген. Составляют до 10 % фракции иммуноглобулинов. Представляют собой пентамер основной четырёхцепочечной единицы, содержащей две μ-цепи. При этом каждый пентамер содержит одну копию полипептида с J-цепью (20 кДа), который синтезируется антителообразующей клеткой и ковалентно связывается между двумя соседними F_C-фрагментами иммуноглобулина. Содержат 10-12 % углеводов. Образование IgM происходит ещё в пре-B-лимфоцитах, в которых первично синтезируются из μ-цепи; синтез лёгких цепей в пре-B-клетках обеспечивает их связывание с μ-цепями, в результате образуются функционально активные IgM, которые встраиваются в поверхностные структуры плазматической мембраны, выполняя роль антиген-распознающего рецептора; с этого момента клетки пре-B-лимфоцитов становятся зрелыми и способны участвовать в иммунном ответе.
• IgA (молекулярная масса 500 кДа). Основной функцией IgA является защита слизистых оболочек дыхательных, мочеполовых путей и желудочно-кишечного тракта от инфекций. Синтезируются в основном плазматическими клетками слизистых оболочек в ответ на местное воздействие антигена. Время их полужизни — 6-7 суток. В организме человека IgA существует в двух формах — сывороточной и секреторной. Секреторный IgA представлен в димерной форме в комплексе с секреторным компонентом, содержится в серозно-слизистых секретах (например в слюне, слезах, молозиве, молоке, отделяемом слизистой оболочки мочеполовой и респираторной системы). Сывороточный IgA составляет 15-20 % всей фракции иммуноглобулинов, при этом 80 % молекул IgA представлено в мономерной форме у человека. Содержит 10-12 % углеводов.
• IgD (молекулярная масса 175 кДа) составляет менее одного процента фракции иммуноглобулинов плазмы, содержится в основном на мембране некоторых В-лимфоцитов. Функции до конца не выяснены, предположительно является антигенным рецептором с высоким содержанием связанных с белком углеводов для В-лимфоцитов, ещё не представлявшихся антигену.
• IgE (молекулярная масса 200 кДа) в свободном виде в плазме почти отсутствует. Способен осуществлять защитную функцию в организме от действия паразитарных инфекций, обуславливает многие аллергические реакции. Механизм действия IgE проявляется через связывание с высоким сродством (10 −10 М) с поверхностными структурами базофилов и тучных клеток, с последующим присоединением к ним антигена, вызывая дегрануляцию и выброс в кровь высоко активных аминов (гистамина и серотонина — медиаторов воспаления), на чём основано применение аллергических диагностических проб.
• IgY обнаружены в крови кур и яичном желтке.

По мере созревания В-клетки переключаются от синтеза IgM и IgD на синтез IgG, IgA, IgE (при этом у клеток сохраняется способность синтезировать также IgM и IgD — вплоть до трёх классов одновременно). При переключении синтеза изотипов антигенная специфичность антител сохраняется.

Классификация по антигенам [ править | править код ]

• антиинфекционные или антипаразитарные антитела, вызывающие непосредственную гибель или нарушение жизнедеятельности возбудителя инфекции либо паразита
• антитоксические антитела, не вызывающие гибели самого возбудителя или паразита, но обезвреживающие вырабатываемые им токсины.
• так называемые «антитела-свидетели заболевания», наличие которых в организме сигнализирует о знакомстве иммунной системы с данным возбудителем в прошлом или о текущем инфицировании этим возбудителем, но которые не играют существенной роли в борьбе организма с возбудителем (не обезвреживают ни самого возбудителя, ни его токсины, а связываются со второстепенными белками возбудителя).
• аутоагрессивные антитела, или аутологичные антитела, аутоантитела — антитела, вызывающие разрушение или повреждение нормальных, здоровых тканей самого организма хозяина и запускающие механизм развития аутоиммунных заболеваний.
• аллореактивные антитела, или гомологичные антитела, аллоантитела — антитела против антигенов тканей или клеток других организмов того же биологического вида. Аллоантитела играют важную роль в процессах отторжения аллотрансплантантов, например, при пересадке почки, печени, костного мозга, и в реакциях на переливание несовместимой крови.
• гетерологичные антитела, или изоантитела — антитела против антигенов тканей или клеток организмов других биологических видов. Изоантитела являются причиной невозможности осуществления ксенотрансплантации даже между эволюционно близкими видами (например, невозможна пересадка печени шимпанзе человеку) или видами, имеющими близкие иммунологические и антигенные характеристики (невозможна пересадка органов свиньи человеку).
• антиидиотипические антитела — антитела против антител, вырабатываемых самим же организмом. Причём эти антитела действуют не «вообще» против молекулы данного антитела, а именно против рабочего, «распознающего» участка антитела, так называемого идиотипа. Антиидиотипические антитела играют важную роль в связывании и обезвреживании избытка антител, в иммунной регуляции выработки антител. Кроме того, антиидиотипическое «антитело против антитела» зеркально повторяет пространственную конфигурацию исходного антигена, против которого было выработано исходное антитело. И тем самым антиидиотипическое антитело служит для организма фактором иммунологической памяти, аналогом исходного антигена, который остаётся в организме и после уничтожения исходных антигенов. В свою очередь, против антиидиотипических антител могут вырабатываться анти-антиидиотипические антитела и т. д.

Читайте также:  Воспаление под крайней плотью

Специфичность антител [ править | править код ]

Клонально-селекционная теория имеет в виду то, что каждый лимфоцит синтезирует антитела только одной определённой специфичности. И эти антитела располагаются на поверхности этого лимфоцита в качестве рецепторов.

Как показывают опыты, все поверхностные иммуноглобулины клетки имеют одинаковый идиотип: когда растворимый антиген, похожий на полимеризованный флагеллин, связывается со специфической клеткой, то все иммуноглобулины клеточной поверхности связываются с данным антигеном и они имеют одинаковую специфичность то есть одинаковый идиотип.

Антиген связывается с рецепторами, затем избирательно активирует клетку с образованием большого количества антител. И так как клетка синтезирует антитела только одной специфичности, то эта специфичность должна совпадать со специфичностью начального поверхностного рецептора.

Специфичность взаимодействия антител с антигенами не абсолютна, они могут в разной степени перекрестно реагировать с другими антигенами. Антисыворотка, полученная к одному антигену, может реагировать с родственным антигеном, несущим одну или несколько одинаковых или похожих детерминант. Поэтому каждое антитело может реагировать не только с антигеном, который вызвал его образование, но и с другими, иногда совершенно неродственными молекулами. Специфичность антител определяется аминокислотной последовательностью их вариабельных областей.

1. Антитела и лимфоциты с нужной специфичностью уже существуют в организме до первого контакта с антигеном.
2. Лимфоциты, которые участвуют в иммунном ответе, имеют антигенспецифические рецепторы на поверхности своей мембраны. У B-лимфоцитов рецепторы- молекулы той же специфичности, что и антитела, которые лимфоциты впоследствии продуцируют и секретируют.
3. Любой лимфоцит несёт на своей поверхности рецепторы только одной специфичности.
4. Лимфоциты, имеющие антиген, проходят стадию пролиферации и формируют большой клон плазматических клеток . Плазматические клетки синтезируют антитела только той специфичности, на которую был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Сигналами к пролиферации служат цитокины, которые выделяются другими клетками. Лимфоциты могут сами выделять цитокины.

Вариабельность антител [ править | править код ]

Антитела являются чрезвычайно вариабельными (в организме одного человека может существовать до 10 8 вариантов антител). Всё разнообразие антител проистекает из вариабельности как тяжёлых цепей, так и лёгких цепей. У антител, вырабатываемых тем или иным организмом в ответ на те или иные антигены, выделяют:

• Изотипическая вариабельность — проявляется в наличии классов антител (изотипов), различающихся по строению тяжёлых цепей и олигомерностью, вырабатываемых всеми организмами данного вида;
• Аллотипическая вариабельность — проявляется на индивидуальном уровне в пределах данного вида в виде вариабельности аллелей иммуноглобулинов — является генетически детерминированным отличием данного организма от другого;
• Идиотипическая вариабельность — проявляется в различии аминокислотного состава антиген-связывающего участка. Это касается вариабельных и гипервариабельных доменов тяжёлой и лёгкой цепей, непосредственно контактирующих с антигеном.

Контроль пролиферации [ править | править код ]

Наиболее эффективный контролирующий механизм заключается в том, что продукт реакции одновременно служит её ингибитором. Этот тип отрицательной обратной связи имеет место при образовании антител. Действие антител нельзя объяснить просто нейтрализацией антигена, потому что целые молекулы IgG подавляют синтез антител намного эффективнее, чем F(ab’)2 -фрагменты. Предполагают, что блокада продуктивной фазы T-зависимого B-клеточного ответа возникает в результате образования перекрестных связей между антигеном, IgG и Fc — рецепторами на поверхности B-клеток. Инъекция IgM усиливает иммунный ответ. Так как антитела именно этого изотипа появляются первыми после введения антигена, то на ранней стадии иммунного ответа им приписывается усиливающая роль.

Антитела присутствуют в каждом организме как иммунный ответ на различные воздействия. Они вырабатываются лимфоцитами в случае необходимости, и по их количеству и классу можно судить о наличии того или иного заболевания.

Однако антитела важны не только в диагностических целях, они отвечают за работу иммунитета. Именно эта их функция используется во время вакцинации. С течением жизни человек накапливает в крови те или иные антитела, что и составляет его иммунитет. Для стимуляции выработки определенного вида антител используются вакцины.

Антитела: что это такое, группы и их действие

Антитела – специфические белки в крови, которые связывают антигены

Антитела представляют собой белковые соединения, которые являются частью иммунной системы человека. Для самого организма это своего рода защита, а в лабораторном исследовании – маркеры определенных заболеваний. Первые антитела вырабатываются еще в утробе. Они передаются ребенку от матери, но их немного. После рождения ребенок постоянно сталкивается с враждебной средой, вырабатывая все новые антитела. Этот процесс может продолжаться в течение всей жизни.

Действие антител основывается на связывании цепочки «антиген-антитело». Антиген того или иного возбудителя заболевания попадает в кровь, провоцируя выработку антител определенного класса. Для выработки определенных антител в течение жизни человеку делают различные прививки. Суть вакцинации заключается во введении определенного количества антигена, который провоцирует выработку тех или иных антител в количестве, достаточном для формирования иммунитета. Они остаются в организме человека в течение всей жизни, защищая его от заражения.

Выработка антител того или иного класса зависит не только от самого заболевания, но и его этапа: одни антитела вырабатываются сразу же после заражения, другие – только после окончания инкубационного периода:

1. Класс G. Этот класс указывает на выработку стойкого иммунитета к возбудителю. Антитела класса G начинают вырабатываться через 2-3 недели после начала заболевания и могут сохраняться в организме всю жизнь, не указывая при этом на наличие самого возбудителя.
2. Класс Е. Антитела, которые вырабатываются при аллергических реакциях атопического типа (обычно кожные реакции, отеки, зуд, аллергический ринит), а также при паразитарных поражениях.
3. Класс А. Этот класс иммуноглобулинов вырабатывается в случае возникновения различных респираторных инфекций и при поражениях печени различной этиологии (вирусные гепатиты, цирроз, алкоголизм). Они появляются в крови через 1-2 недели после возникновения инфекции и исчезают примерно через 2-3 месяца. Есть уровень IgA остается прежним, это говорит о хронической форме заболевания.
4. Класс М. Антитела, которые вырабатываются самыми первыми при инфекциях и снижаются в течение месяца после начала заболевания.
5. Класс D. Этот класс иммуноглобулинов еще мало изучен и пока не используется в диагностических целях.

Где и как вырабатываются антитела? О чем они говорят?

Антитела вырабатываются лимфоцитами!

Антитела вырабатываются иммунными клетками под названием В-лимфоциты. Антитела содержатся в мембране этих клеток и в самой сыворотке крови. В случае возникновения инфекции антитела начинают поступать в кровь, познавая те или иные антигены и подавая сигнал иммунной системе.

Иммунологический анализ определяет не только класс антител, но и их количество. Это позволяет выявить определенные заболевания и даже примерный срок заражения:

• Вирусные и бактериальные инфекции. С помощью антител можно определить наличие той или иной инфекции, причем инфекция может быть совершенно различной: туберкулез, пневмония, герпес, ВИЧ и т.д. К определенному антигену вырабатывается свой иммуноглобулин, который и провоцирует иммунный ответ.
• Аллергии. Для определения аллергии существуют кожные пробы и иные тесты, но анализ на иммуноглобулины позволяет выявить вероятность появления аллергических реакций еще до того, как они проявятся. Этот анализ используют для обследования людей, с наследственной предрасположенностью к аллергии, чтобы узнать вероятность ее возникновения.
• Паразитарные инфекции. Анализ кала на гельминты не всегда эффективен, так как яйца глистов не всегда обнаруживаются в кале. Анализ крови в этом случае куда более информативен. Он показывает повышенное количество иммуноглобулина Е в плазме крови, что говорит о том, что паразитарная инфекция в организме присутствует.
• Половые инфекции. С помощью антител можно определить также различные половые инфекции: микоплазму, токсоплазму, уреаплазму, сифилис и другие. Именно ИФА (иммуноферментный анализ) является наиболее информативным в плане диагностирования всех существующих ЗППП.
• Заболевания щитовидной железы. Для определения заболеваний щитовидной железы определяют количество антител к тиреоглобулину, специфическому белку, вырабатываемому щитовидной железой.
• Аутоиммунные заболевания. Антитела являются показателем большинства аутоиммунных заболеваний. Они называются аутоантителами, то есть это те иммуноглобулины, которые выбрасываются в кровь в ответ не на внешний раздражитель, а на собственные клетки организма. Антигенами в этом случае могут выступать какие-либо соединения, липиды, гормоны и т.д.

Анализ крови на антитела, его расшифровка

Анализ крови на антитела назначается с целью выяснения состояния иммунитета человека

Анализ крови на антитела сдается из вены. Эта процедура стандартная, проводится быстро и безболезненно. Небольшая подготовка к сдаче анализа требуется. Например, накануне не рекомендуется употреблять жирную и жареную, острую пищу, алкоголь, так как это может повлиять не только на состав крови, но и свертываемость. Если кровь быстро свернется или сыворотка окажется мутной, обследование провести будет невозможно.

Перед сдачей анализа нужно отменить все препараты, но с разрешения врача. Если прием некоторых препаратов обязателен, это учитывается при расшифровке анализа.

Некоторые антитела чувствительны к эмоциональным и физическим напряжениям, поэтому перед сдачей крови желательно избегать стрессов и занятий спортом. Утреннюю зарядку также делать нежелательно, а перед входом в лабораторию нужно немного посидеть и отдышаться.

Расшифровкой должен заниматься врач, так как наличие некоторых антител трактуется по-разному, может потребоваться дополнительное обследование.

• IgA. В норме он присутствует в крови в небольших количествах, не более 3,5 г/л. Если количество этого иммуноглобулина значительно повышается, можно говорить о наличии инфекции. Среди возможных заболеваний: туберкулез, гепатит, цирроз, заболевания ЖКТ, инфекции дыхательных путей. Чтобы уточнить диагноз, собирают анамнез и проводят другие тесты. Пониженное количество IgA встречается при приеме некоторых препаратов, подавляющих иммунитет, при раке крови, облучении.
• IgE. Уровень этого иммуноглобулина нестабилен. Она может повышаться при аллергии или глистных инвазиях, а может оставаться на прежнем уровне, что не отрицает возможность аллергии и паразитарной инфекции.
• IgM. Эти иммуноглобулины вырабатываются в больших количествах при заболеваниях ЖКТ, инфекциях, дыхательных путей, поражениях печени, паразитарных инфекциях, а во время беременности указывают на возможность внутриутробного инфицирования.
• IgG. У взрослого человека эти антитела присутствует в сыворотке крови в количестве 7-18 г/л. Это показатель наличия иммунитета к тому или иному заболеванию, но повышение уровня этих иммуноглобулинов может указывать и на такие заболевания, как туберкулез, аутоиммунные заболевания, ВИЧ. Снижение уровня IgG встречается при онкологии, аллергических реакциях.

Читайте также:  Бусерелин депо отзывы при эндометриозе

Антигены и антитела

Антигены — это вещества, чужеродные для организма, вызывающие образование антител

Организм начинает вырабатывать антитела на любой антиген, который сочтет враждебным. В зависимости от самого антигена отличаются и иммуноглобулины, атакующие его.

Не все антитела способны атаковать антиген, некоторые служат исключительно для распознавания враждебных клеток и активизации иммунной реакции. Антитело вступает в реакцию с антигеном, что провоцирует выброс определенных веществ, выполняющих защитную функцию в организме.

Если говорить о цепочке «антиген-антитело», то существует другая классификация антител:

1. Антитела к белкам щитовидной железы. В крови обнаруживают антитела к рецепторам ТТГ и различным белкам, вырабатываемым щитовидной железой. Как правило, это указывает на тиреотоксикоз – синдром, связанный с гиперфункцией щитовидной железы, когда выработка гормонов идет слишком активно.
2. Антиспермальные антитела. Это явление носит также название «иммунологическое бесплодие». Оно может быть выявлено как у мужчин, так и у женщин. Иммунитет распознает сперматозоиды как враждебные клетки и атакует их, что исключает зачатие.
3. Антитела к ядерным антигенам. Это специфические антитела, которые атакуют собственные клетки организма, распознавая их как антигены, что является причиной неизлечимых аутоиммунных заболеваний.
4. Антитела к инсулину. Это разновидность аутоантител, которые связываются с инсулином, вызывая реакцию организма на него, что встречается при врожденном сахарном диабете.
5. Антитела к резус-фактору. Часто этот анализ проводится во время беременности у женщин с отрицательным резус-фактором. Если количество антител в крови велико, значит организм матери воспринимает клетки ребенка как враждебные и борется с ними.
6. Антитела к двухспиральной ДНК. Встречаются при системной красной волчанке. Это антитела, которые направлены против собственной цепочки ДНК, что приводит к разрушению организма.

Больше информации о том, что такое антитела и антигены можно узнать из видео:

[pp_youtube src=”https://www.youtube.com/embed/JH-GSvz4gEY?wmode=transparent&modestbranding=1&autoh >

Это не весь список специфических антител. Анализ крови на антитела позволяет определить большое количество заболеваний с высокой точностью. Он играет большое значение в лабораторной диагностике.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

Общая характеристика иммуноглобулинов

Иммуноглобулины (Ig), также известные как антитела, представляют собой молекулы гликопротеинов (особые белковые соединения, содержащиеся в плазме крови). Они – важная часть иммунной системы, задача которой – защищать организм от инфекций и других инородных веществ. В нашем организме, как и в организмах позвоночных животных, иммуноглобулины содержатся в крови и в некоторых секреторных жидкостях. Антитела помогают организму идентифицировать и уничтожать посторонние вредоносные элементы. Обычно иммуноглобулины вырабатываются как ответ на контакт с антигенами, например, бактериями или вирусами. Иногда иммуноглобулины продуцируются после контакта с собственными тканями организма, называемыми аутоантигенами.

Дефицит или избыток антител может быть признаком различных патологий, поэтому определение их количества в крови является важной частью при диагностике многих заболеваний. Кроме того, современные достижения в биомедицине позволяют использовать синтетические антитела в лечении некоторых заболеваний.

Структура антител

Иммуноглобулины – это симметричные Y-образные молекулы, состоящие из двух тяжелых длинных цепочек (Н) и двух коротких легких (L). Цепи соединены друг с другом либо дисульфидными (SS), либо водородными связями. Каждый иммуноглобулин можно условно разделить на две части: константную (C) и вариабельную (V). В то время как С-часть определяет активность антитела, то V-область необходима для связывания со специфическими антигенами (то есть специфическими белками, которые сигнализируют о присутствии в организме конкретной бактерии, вируса или другого чужеродного объекта).

Структура и роль С-части идентична для всех видов антител. Этот участок можно образно назвать мозговым центром иммуноглобулина. Именно он контролирует, насколько эффективно антитело выполняет свою функцию. V-область у разных видов антител отличается. Благодаря этой вариабельности антитела могут распознавать и связываться с разными видами чужеродных тел в организме. То есть для каждого вида «чужака» существует свой иммуноглобулин со специфической структурой V-области.

Иными словами, каждое антитело подходит к антигену по принципу ключа и замка, а в сочетании друг с другом образуют так называемые иммунные комплексы. Но также антитела способны проявлять гибкость в сочетании с «чужаками», благодаря чему с легкостью адаптироваться к различным антигенам. Однако эта способность иммуноглобулинов иногда провоцирует у человека перекрестные аллергические реакции – когда иммунитет человека с аллергией не может различать аллергены. Например, человек с аллергией на цветочную пыльцу из-за неправильной работы иммуноглобулинов может также реагировать на сырые фрукты и овощи.

Разновидности иммуноглобулинов

В человеческом организме иммуноглобулины представлены в двух формах:

• растворимые (продуцируются плазматическими клетками);
• связанные с наружной мембраной B-лимфоцитов, они же – рецепторные антитела.

Кроме того, существуют разные классы и подклассы (изотопы) иммуноглобулинов. Они различаются по своим биологическим особенностям, структуре и нацеленности на «мишени». На основе различий в структуре тяжелых цепей было выделено несколько классов антител. Каждый из них отличается функциями и ответными реакциями.

У плацентарных млекопитающих, и в том числе человека, было идентифицировано 5 основных классов антител: IgA, IgD, IgE, IgG и IgM. В человеческой крови содержатся только три из них – IgA, IgG и IgM. Но остальные, по мнению специалистов, являются не менее полезными для поддержания иммунной системы. Все они различаются между собой по типу тяжелой цепи. К примеру, для молекул IgG свойственны гамма-цепи, IgM имеют мю-цепи, IgA – альфа-цепи, IgE отличаются наличием цепей типа эпсилон, а IgD – обладатели дельта-цепей. Эти различия позволяют иммуноглобулинам участвовать в различных типах и на разных стадиях иммунных ответов.

Кроме основных классов иммуноглобулинов существует несколько подклассов. Разница между ними основана на незначительных отличиях в типе тяжелых цепей каждого класса. В человеческом организме встречаются 4 подкласса антител. Нумерация соответствует порядку уменьшения их концентрации в сыворотке. Так, антитела IgG и IgA дополнительно группируют на подклассы IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, а также IgA1 и IgA2.

Большинство антител (IgG, IgD, IgE) в организме представлены в форме мономера (одной молекулы). Исключение составляет антитело класса А, которое также встречается в форме димера, и IgМ, образующий форму снежинки (пентамер).

Характеристика разных классов иммуноглобулинов

Класс IgA

Около 15% антител, содержащихся в организме здорового человека, это иммуноглобулины типа IgA. В наших телах могут присутствовать два подкласса IgA – IgA1 и IgA2. Они различаются молекулярной массой тяжелых цепей и концентрацией в сыворотке. Кстати, в сыворотке IgA представлен в основном как мономер (состоит из одной молекулы). В секреторных жидкостях иммуноглобулин присутствует в виде димера, связанного с пептидом. Большинство IgA в организме – это димеры. Они присутствуют в большинстве секреторных жидкостей, включая слизистые оболочки дыхательных и мочеполовых путей, ЖКТ, а также слюну, слезы, молозиво и молоко у женщин. Поскольку IgA присутствует на слизистых оболочках пищеварительной системы, где он может подвергаться воздействию ферментов, в составе этого антитела есть специальный компонент, который защищает молекулу от преждевременного разрушения.

Иммуноглобулины класса A, как правило, не являются специфическими с точки зрения «подстраивания» под определенный тип чужеродных тел. Обычно антитела из этой группы присутствуют в уязвимых местах организма или на участках, где микробы могут легко проникнуть внутрь. Иммуноглобулины класса A обеспечивают местный гуморальный иммунитет. Это связано с его свойствами предотвращать проникновение патогенов через эпителиальные поверхности. Из-за обилия IgA в секрете слизистых оболочек (слюна, слезы) он защищает организм от некоторых локальных инфекций.

Основная функция иммуноглобулинов этого класса состоит не в разрушении антигенов, а в предотвращении проникновения посторонних веществ в систему кровообращения. Сами по себе IgA довольно слабые и не способны самостоятельно разрушать бактерии. Поэтому они всегда работают вместе с лизоцимами – ферментами, которые также присутствуют в секреторных жидкостях и могут разрушать бактерии.

Если концентрация иммуноглобулинов класса IgA в организме нарушается, человек часто страдает инфекционными заболеваниями дыхательных путей и почечными болезнями, в том числе нефропатией. Люди, в чьих организмах не хватает IgA, более склонны к аутоиммунным расстройствам, таким как ревматоидный артрит, волчанка, аллергия и астма.

К снижению количества IgA могут привести разные заболевания. Одно из таких – гонорея. Бактерии, вызывающие гонорею, продуцируют фермент, который расщепляет антитело IgA на две части: Fc и Fab. Что интересно, Fab все еще может находить опасные для организма бактерии, но без взаимодействия с Fc он не способен противостоять им.

Класс IgD

Иммуноглобулины класса D в теле человека представлены в очень маленьком количестве и составляют примерно 0,2% от всех антител. Известно, что IgD прикрепляется к поверхности некоторых В-лимфоцитов как рецептор В-клеток. Тем не менее его функции в человеческом организме на сегодня до конца еще не изучены. Есть мнение, что именно IgD является причиной аллергии на пенициллин. Также иногда он может активизироваться после контакта с безвредными белками крови, тем самым вызывая в организме аутоиммунные реакции.

Читайте также:  Врач андролог это

Класс IgE

Иммуноглобулин IgE, как и IgD, в сыворотке встречается в гораздо меньших количествах, нежели другие классы антител. IgE защищает от проникновения паразитов, а также отвечает за аллергические реакции.

IgE содержится в плазме крови. Из всех сывороточных антител на долю этого приходится только 0,002%. Но это не мешает ему выполнять жизненно важную роль для человека. Иммуноглобулины этой группы связываются с поверхностью базофилов и тучных клеток. Дальше к ним присоединяется антиген, что в свою очередь ведет к выбросу в кровоток веществ-модераторов воспалительной реакции. То есть IgE управляет аллергическими реакциями.

Когда антигены, такие как пыльца, ядовитые вещества, споры грибов, пылевые клещи или перхоть домашних животных связываются с IgE, в организме высвобождаются такие вещества, как гепарин, гистамин, протеолитические ферменты, лейкотриены и цитокины. Это ведет к расширению сосудов и повышению их проницаемости. В результате этого опасные вещества могут проникнуть в капилляры, а затем и в ближайшие ткани, вследствие чего появляются характерные для аллергической реакции симптомы. Кстати, большинство типичных аллергических реакций в виде чихания, кашля, слезотечения и повышенного выделения слизи как раз таки способствует выведению из организма оставшихся аллергенов.

Исследования показали, что такие расстройства, как астма, ринит, экзема, крапивница и дерматит вызывают повышение уровня IgE. Антитела Е-типа также активно продуцируются в ответ на присутствие в организме червей-паразитов (гельминтов), персистирующих инфекций (герпесвирусы, атипичные микроорганизмы) и некоторых членистоногих (например, вшей). Кроме того, IgE играет косвенную роль в иммунном ответе, стимулируя другие иммунные компоненты к действию. Также он может защищать поверхности слизистых оболочек, вызывая, в случае опасности, воспалительные реакции.

Патологически низкий уровень антител класса IgE может возникать на фоне редкого генетического заболевания, сопровождающегося нарушением координации мышц (атаксия телеангиэктазия).

Класс IgG

Иммуноглобулины класса G являются доминирующими в человеческом организме. На их долю приходится 75% всех антител. Частично это связано с длительным периодом полураспада: от 7 до 23 дней (зависимо от подкласса). Кроме того, они могут сохраняться в крови в течение нескольких десятков лет после контакта с антигеном.

Существуют 4 подкласса IgG:

1. IgG1 составляет от 60 до 65% от общего количества иммуноглобулина этого класса. Его дефицит обычно является признаком гипогаммаглобулинемии (дефицит плазматических клеток).
2. IgG2 – второй по распространенности изотоп, составляет 20-25% от общего количества IgG. «Взрослые» концентрации антитела обычно появляются к 6-7-летнему возрасту. Дефицит IgG2 связывают с рецидивирующими инфекциями дыхательных путей.
3. IgG3 занимает от 5 до 10% от общего IgG. Играет основную роль в иммунных реакциях против белковых или полипептидных антигенов.
4. IgG4 составляет до 4% в общей доле IgG. Раньше IgG4 связывали только с пищевой аллергией, но недавние исследования показали, что повышение IgG4 в сыворотке бывает у пациентов, страдающих склерозирующим панкреатитом, холангитом и интерстициальной пневмонией. Тем не менее точная роль IgG4 до сих пор неизвестна.

IgG играет ключевую роль в гуморальном иммунном ответе. Это основной иммуноглобулин, содержащийся в крови, а также в лимфатической, спинномозговой и брюшной жидкостях. Способность оставаться в организме в течение длительного времени делает его наиболее полезным антителом для пассивной иммунизации. Это единственное антитело, способное проникать через плаценту матери и попадать в кровообращение плода, обеспечивая послеродовую защиту для новорожденного в течение первых месяцев его жизни.

Главные функции IgG:

• усиление фагоцитоза в макрофагах и нейтрофилах;
• нейтрализация токсинов;
• инактивация вирусов;
• уничтожение бактерий.

Класс IgM

IgM – это самый важный представитель семейства человеческих иммуноглобулинов, хотя он и отличается весьма коротким периодом полураспада – около 5 дней.

Иммуноглобулинам класса IgM в общей доле сывороточных антител в человеческом организме отведено примерно 10-13%. Они участвуют в первичных иммунных реакциях и являются наиболее важными из антител.

IgM преимущественно содержится в лимфатической жидкости и крови. Является главным нейтрализующим агентом на ранних стадиях заболевания. IgM – это так сказать первая линия защиты человеческого организма от непрошеных гостей. В ходе иммунного ответа они вырабатываются первыми, а затем замещаются антителами G. Интересно, что у детей, начиная с 9-месячного возраста, в организме вырабатывается такое же количество антител IgM, как и у взрослых.

Повышение уровня IgM можно расценивать как признак недавно перенесенной инфекции или присутствия в организме антигена.

Роль иммуноглобулинов в организме

Антитела являются частью гуморального иммунного ответа и действуют очень специфично, так как всегда направлены против определенного антигена.

Задача любого антитела в организме человека – участвовать в иммунных реакциях. Иммуноглобулины обладают способностью образовывать иммунные комплексы с молекулами антигена, активировать систему комплемента (комплекс белков, содержащихся в крови, необходимых для защиты организма от чужеродных агентов) и вызывать воспаления. Все это должно нейтрализовать антиген и безопасно удалить его из организма.

Из-за различных биохимических свойств разные классы антител могут выполнять специализированные функции:

• нейтрализовать паразитов (IgE);
• нейтрализовать микроорганизмы (IgM, IgG);
• защищать от повторных заболеваний, таких как эпидемический паротит (IgG);
• защищать слизистые оболочки (IgA);
• участвовать в синтезировании лимфоцитов (IgD);
• защищать плод (IgG) и новорожденного малыша (IgA).

Антитела и иммунологическая память

Иммунный ответ делится на первичный и вторичный. Первичный ответ проявляется во время первого контакта с антигеном, после чего организм вырабатывает по большей части иммуноглобулины класса IgM, которые затем замещаются более специфическими и стабильными антителами IgG.

Вторичный иммунный ответ возникает при повторном контакте с тем же антигеном. Он интенсивнее первичного, концентрация антител достигает более высоких уровней, чем в первый раз.

Такой эффект обусловлен иммунологической памятью и наличием памяти у В-лимфоцитов. Эти клетки живут в организме годами, и когда они вступают в контакт с антигеном, начинают очень интенсивно делиться и продуцировать специфические антитела.

Как определить количество антител

Антитела составляют от 12% до 18% сывороточных белков. Для оценки количества отдельных белковых фракций, в лабораторных условиях составляется так называемая протеинограмма.

Тест на антитела, метод иммуноферментной агглютинации (ИФА), как правило, проводится с венозной кровью (позволяет определить количество иммуноглобулинов класса IgM, IgG, IgE, IgA). Кроме того, определить количество антитела класса IgA можно путем биохимического исследования слюны или кала человека – метод полимеразной цепной реакции (ПЦР). В отдельных ситуациях тест может быть проведен с использованием другого материала, например спинномозговой жидкости.

Если в крови пациента диагностировано критическое повышение некоторых иммуноглобулинов, говорят о гипергаммаглобулинемии. Как правило, у таких пациентов чрезмерно повышаются антитела класса IgM, при этом остальные остаются в дефиците.

На фоне патологического повышения некоторых антител могут развиваться разные заболевания, в том числе:

• острые и хронические воспаления;
• паразитарные, бактериальные, вирусные или грибковые заболевания;
• аутоиммунные болезни;
• цирроз печени;
• саркоидоз;
• СПИД.

Патологически низкое количество антител в сыворотке может возникать на фоне:

• врожденных генетически расстройств;
• приема некоторых препаратов, в том числе противомалярийных, цитостатических, глюкокортикоидных;
• недоедания;
• инфекции, в том числе ВИЧ;
• онкологических заболеваний;
• нефротического синдрома;
• обширных ожогов;
• тяжелой диареи.

Иммуноглобулины и вакцинация

Антитела играют ключевую роль в развитии иммунитета после вакцинации. В результате контакта с антигеном, содержащимся в вакцине, иммунная система вырабатывает антитела. Сначала менее стойкий и специфический IgM, а затем более стойкий IgG. Например, во время вакцинации против вируса гепатита В, вакцину вводят трижды с определенным интервалом между прививками. Это позволяет создать стойкий иммунитет к болезни. Эффективность такой вакцинации определяется изменением в организме количества антител IgG.

Антитела в медицине

Благодаря развитию биохимии, молекулярной биологии и медицины, в наше время стало возможным синтезировать иммуноглобулины в лабораторных условиях (как правило, антитела класса IgG). Такие антитела называют моноклональными, так как они происходят из клона одной клетки и работают против определенного антигена.

Сегодня моноклональные иммуноглобулины используют для лечения разных заболеваний. Впервые эта методика была применена в 1981 году для лечения лимфомы. А уже в 1984 году изобретатели моноклональных антигенов – немецкий биолог Георг Келер и британский иммунолог Сезар Мильштейн – получили Нобелевскую премию.

В современной медицине моноклональные антитела применяют для:

• уничтожения раковых клеток;
• ингибирования отдельных клеток иммунной системы после трансплантации органов (позволяет предотвратить отторжение пересаженного органа);
• подавления иммунных реакций при аутоиммунных заболеваниях.

IgA	IgD	IgE	IgG	IgM
Молекулярный вес	320 000	180 000	200 000	150 000	900 000
Тип цепи	Альфа	Дельта	Эпсилон	Гамма	Мю
Концентрация в сыворотке	1-4 мг/мл	0-0,4 мг/мл	10-400 мг/мл	10-16 мг/мл	0,5-2 мг/мл
Процент от общего иммуноглобулина	15%	0,2%	0,002%	75%	12%
Распространение	Внутрисосудистое и секретирующее	Поверхность лимфоцитов	Базофилы и тучные клетки в слюне и выделениях из носа	Внутри- и внесосудистое	Преимущественно внутрисосудистое
Функция	Защищать слизистые оболочки	Неизвестно	Защита от паразитов	Вторичный иммунный ответ	Первичный иммунный ответ

Иммуноглобулины – микроскопические элементы, которые играют очень важную роль в наших организмах. Если бы не антитела, даже малейшая инфекция была бы для человека смертоносной.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Специальность: врач педиатр, инфекционист, аллерголог-иммунолог .

Общий стаж: 7 лет .

Образование: 2010, СибГМУ, педиатрический, педиатрия .

Опыт работы инфекционистом более 3 лет.

Имеет патент по теме «Способ прогнозирования высокого риска формирования хронической патологии адено-тонзиллярной системы у часто болеющих детей». А также автор публикаций в журналах ВАК.

«>