Iš ko susideda antikūnai? Pagrindinės antikūnų funkcijos

Antikūnai- kraujo serumo ir kitų biologinių skysčių baltymai, kurie sintetinami reaguojant į antigeno įvedimą ir galintys specifiškai sąveikauti su antigenu, sukėlusiu jų susidarymą, arba su izoliuota šio antigeno determinante (haptenu).

Apsauginis A. kaip humoralinių veiksnių vaidmuo imunitetas dėl jų antigenų atpažinimo ir antigeno surišimo aktyvumo bei daugybės efektorinių funkcijų: gebėjimo aktyvuoti komplemento sistemą, sąveikauti su įvairiomis ląstelėmis ir sustiprinti fagocitozę. Antigenų efektorinės funkcijos paprastai įgyvendinamos po to, kai jie sujungiami su antigenu, po kurio pašalinis agentas pašalinamas iš organizmo. Infekcijų metu antigenų prieš infekcijos sukėlėją atsiradimas paciento kraujyje rodo organizmo atsparumą šiai infekcijai, o antikūnų lygis yra imuninės sistemos intensyvumo matas.

Pirmą kartą gyvūnų kraujyje atsirado medžiagų, kurios konkrečiai sąveikavo su anksčiau įvežtais bakterijų toksinais, buvo aptiktas 1890 m. . Behringas ir Kitasato (E. Behring, S. Kitasato). Medžiaga sukėlė toksino neutralizavimą ir buvo vadinama antitoksinu. Bendresnis terminas „antikūnai“ buvo pasiūlytas, kai buvo aptiktas tokių medžiagų atsiradimas, kai į organizmą buvo patekę pašalinių agentų. Iš pradžių A. išvaizda ir kaupimasis buvo vertinamas pagal bandomojo serumo gebėjimą gaminti, kai jis buvo derinamas su antigenai matomos serologinės reakcijos arba savo biologiniu aktyvumu – gebėjimas neutralizuoti toksiną, virusą, lizuoti bakterijas ir svetimas ląsteles. Buvo daroma prielaida, kad kiekvienas reiškinys atitinka specialų A. Tačiau vėliau paaiškėjo, kad tipas antigenų – antikūnų reakcijos yra nulemtas fizinių antigeno savybių – jo tirpumo, o skirtingo specifiškumo ir rūšies kilmės antikūnai priklauso kraujo gama globulino frakcijai arba pagal PSO nomenklatūrą imunoglobulinams (Ig). Imunoglobulinai yra serumo baltymų, turinčių antikūnų aktyvumą, rinkinys. Vėliau buvo aptiktas vienodo specifiškumo antikūnų, išskirtų iš vieno individo, fizikinių ir cheminių savybių nevienalytiškumas ir afinitetas antigenui bei įrodyta, kad juos organizme sintetina skirtingi plazmos ląstelių klonai. Svarbus žingsnis tiriant antikūnų struktūrą buvo šiam tikslui panaudoti mielomos baltymai – vienarūšiai imunoglobulinai, susintetinti vieno piktybinių navikų plazmos ląstelių klono.

Imunoglobulinų klasės ir jų fizikinės ir cheminės savybės. Imunoglobulinai sudaro apie 30% visų serumo baltymų. Jų skaičius gerokai padidėja po antigeninės stimuliacijos. Antikūnai gali priklausyti bet kuriai iš penkių imunoglobulinų klasių (lgA, lgG, lgM, lgD, lgE). Visų klasių imunoglobulinų molekulės yra sudarytos iš dviejų tipų eptido grandinių: lengvųjų (L), kurių molekulinė masė yra apie 22 000, identiška visoms imunoglobulinų klasėms, ir sunkiųjų (H), kurių molekulinė masė yra nuo 50 000 iki 70 000, priklausomai nuo imunoglobulinų klasė. Kiekvienos imunoglobulinų klasės struktūrines ir biologines ypatybes lemia sunkiųjų grandinių struktūrinės savybės. Pagrindinis visų klasių imunoglobulinų struktūrinis vienetas yra dviejų identiškų lengvųjų ir sunkiųjų grandinių (L-H) 2 porų dimeras.

Imunoglobulino G (lgG) molekulinė masė yra apie 160 000, molekulė susideda iš vieno (L-H) 2 subvieneto ir turi du antigenus surišančius centrus. Tai yra pagrindinė antikūnų klasė, kuri sudaro iki 70–80% visų kraujo serume esančių imunoglobulinų. IgG koncentracija serume 6-16 g/l. Pirminio imuninio atsako metu (po pirminio antigeno skyrimo) jis atsiranda vėliau nei IgM antikūnai, tačiau susidaro anksčiau antrinio imuninio atsako metu (pakartotinai suleidus antigeną). IgG yra vienintelė antikūnų klasė, kuri prasiskverbia pro placentą ir suteikia imunologinę apsaugą vaisiui, aktyvina komplemento sistemą ir pasižymi citofiliniu aktyvumu. Dėl didelio kiekio kraujo serume IgG turi didžiausią reikšmę antiinfekciniam imunitetui. Todėl vakcinacijos veiksmingumas vertinamas pagal jo buvimą kraujo serume.

Imunoglobulino M (lgM) molekulinė masė yra 900 000. Molekulė susideda iš 5 (L-H) 2 subvienetų, laikomų kartu disulfidinėmis jungtimis, ir papildomos peptidinės grandinės (J grandinės). lgM sudaro 5-10% visų serumo imunoglobulinų; jo koncentracija kraujo serume yra 0,5-1,8 g/l. Šios klasės antikūnai susidaro pirminio imuninio atsako metu.IgM molekulėje yra 10 aktyvių centrų, todėl lgM yra ypač efektyvus prieš mikroorganizmus, kurių membranoje yra pasikartojančių antigeninių determinantų. lgM pasižymi dideliu agliutinuojančiu aktyvumu, stipriu opsonizuojančiu poveikiu ir aktyvina komplemento sistemą. Monomero pavidalu tai yra B-limfocitų antigeną surišantis receptorius.

Imunoglobulinas A (IgA) sudaro 10-15% serumo imunoglobulinų; jo koncentracija serume yra 1-5 g/l kraujo. lgA egzistuoja kaip monomeras, dimeras, trimeris (L-H) 2 subvienetas. Sekrecinio lgA (slgA) pavidalu, atsparus proteazėms, yra pagrindinis ekstravaskulinių sekretų (seilių, ašarų skysčio, nosies ir bronchų sekreto, virškinamojo trakto gleivinės paviršiaus) globulinas. lgA antikūnai pasižymi citofiliniu aktyvumu, agliutinuoja bakterijas, aktyvina komplemento sistemą, neutralizuoja toksinus ir sukuria apsauginį barjerą tose vietose, kur infekcijų sukėlėjai greičiausiai prasiskverbia. LgA kiekis kraujo serume didėja sergant perinatalinėmis infekcijomis ir kvėpavimo takų ligomis.

Imunoglobulinas E (lgE) yra monomero (L-H) 2 subvieneto formos, jo molekulinė masė yra apie 190 000. Kraujo serume jo randama nedideliais kiekiais. Pasižymi dideliu homocitotropiniu aktyvumu, t.y. tvirtai jungiasi su putliosiomis jungiamojo audinio ląstelėmis ir kraujo bazofilais. Su ląstelėmis susieto IgE sąveika su giminingu antigenu sukelia putliųjų ląstelių degranuliaciją, histamino ir kitų vazoaktyvių medžiagų išsiskyrimą, o tai lemia tiesioginio padidėjusio jautrumo išsivystymą. Anksčiau IgG klasės antikūnai buvo vadinami reaginais.

Imunoglobulinas D (IgD) egzistuoja kaip monomerinis antikūnas, kurio molekulinė masė yra apie 180 000. Jo koncentracija kraujo serume yra 0,03-0,04 g/l. lgD yra kaip receptorius B limfocitų paviršiuje.

Antikūnų struktūra ir jų specifiškumas. Bendroji makromolekulės struktūra paprastai vertinama atsižvelgiant į IgG antikūnus. įskaitant vieną (L-H) 2 subvienetą. Esant ribotai papaino proteolizei, šios klasės A molekulės suskaidomos į du identiškus Fab fragmentus ir Fc fragmentą. Kiekviename Fab fragmente yra vienas aktyvus centras arba antideterminantas, nes jungiasi su antigenu, bet negali jo nusodinti. Aktyvaus centro organizavime dalyvauja kintamos lengvųjų ir sunkiųjų grandinių sritys.

Fc fragmentas nesuriša antigeno. Jame yra pastovūs sunkiųjų grandinių regionai. Fc fragmente yra centrai, atsakingi už efektyvias rūgšties funkcijas, bendri visiems tos pačios klasės A.. Schematiškai IgG antikūno molekulė gali būti pavaizduota kaip raidė Y, kurios viršutinės rankos yra identiški Fab fragmentai, o apatinis tęsinys yra Fc fragmentas.

Stuburinių gyvūnų imuninė sistema gali sintetinti 10 5 - 10 8 skirtingo specifiškumo molekulės A.. Specifiškumas yra svarbiausia antigenų savybė, leidžianti jiems selektyviai reaguoti su organizmą stimuliuojančiu antigenu. A. specifiškumą lemia unikali antideterminanto struktūra ir yra antigeno determinanto ir aminorūgščių liekanų, išklojančių antideterminanto ertmę, erdvinio atitikimo (komplementarumo) rezultatas. Kuo didesnis komplementarumas, tuo didesnis nekovalentinių ryšių, atsirandančių tarp antigeno determinanto ir antideterminanto aminorūgščių liekanų, skaičius, ir tuo stipresnis bei stabilesnis susidaręs imuninis kompleksas. Skiriamas antikūnų afinitetas, kuris yra vieno antideterminanto prisijungimo prie determinanto stiprumo matas, ir antikūnų avidiškumas, kuris yra bendras daugiavalenčio antigeno ir polideterminuoto antigeno sąveikos stiprumas. Nors A. sugeba atskirti nedidelius antigeno struktūros pokyčius, žinoma, kad jie gali reaguoti ir su panašios struktūros determinantais. To paties specifiškumo antikūnus vaizduoja molekulių, turinčių skirtingą molekulinę masę, elektroforetinį mobilumą ir skirtingą afinitetą antigenui, telkinys.

Norint gauti antikūnus, kurių specifiškumas ir afinitetas antigenui yra homogeniški, naudojama hibridoma – antikūnus gaminančios ląstelės monoklono ir mielomos ląstelės hibridas. Hibridoma įgyja galimybę gaminti neribotus kiekius monokloninio A., visiškai identiško klasės ir tipo molekulėms, specifiškumu ir afinitetu antigenui. Monokloninis A. yra perspektyviausia diagnostinė ir gydomoji priemonė.

Antikūnų tipai ir jų sintezė. Yra pilnas ir nepilnas A. Pilnas A. turi bent du aktyvius centrus molekulėje ir, susijungęs su antigenais, duoda matomas serologines reakcijas. Gali būti šiltos ir šaltos pilnos A., kurios atitinkamai reaguoja su antigenu, kai t° 37° arba 4°. Žinomi dvifaziai, bioterminiai A. Jie žemoje temperatūroje susijungia su antigenu, o matomas jungties efektas pasireiškia esant 37°. Pilnas A. gali priklausyti visoms imunoglobulinų klasėms. Neužbaigtas A. (vienovalentinis, nenusodinantis, blokuojantis, agliutinoidai) molekulėje turi vieną antideterminantą, antrasis antideterminantas yra arba užmaskuotas, arba turi mažą afinitetą.

Neužbaigtas A. neduoda matomų serologinių reakcijų derinant su antigenu. Jie identifikuojami pagal gebėjimą blokuoti konkretaus antigeno reakciją su pilnu to paties specifiškumo A. arba naudojant antiglobulino testą – vadinamąjį Kumbso testą. Nepilnas A. apima antikūnus prieš Rh faktorių.

Normalios (natūralios) A. aptinkamos gyvūnų ir žmonių kraujyje nesant akivaizdžios infekcijos ar imunizacijos. Antibakterinis normalus A. tikriausiai atsiranda dėl nuolatinio, nepastebimo kontakto su šiomis bakterijomis. Daroma prielaida, kad jie gali nustatyti individualų organizmo atsparumą infekcijoms. Įprasti antikūnai apima izoantikūnus arba alloantikūnus (žr. Kraujo grupės ). Įprastą A., kaip taisyklė, žymi lgM.

Imunoglobulino molekulių sintezė vyksta plazmos ląstelėse. Sunkiosios ir lengvosios molekulės grandinės yra sintezuojamos skirtingose ​​chromosomose ir yra koduojamos skirtingų genų rinkinių.

A. gamybos dinamika reaguojant į antigeninį dirgiklį priklauso nuo to, ar organizmas su šiuo antigenu susiduria pirmą kartą, ar pakartotinai. Pirminio imuninio atsako metu prieš A. atsiradimą kraujyje atsiranda latentinis laikotarpis, trunkantis 3-4 dienas. Pirmieji susiformavę A. priklauso lgM. Tada A. kiekis smarkiai padidėja ir sintezė pereina nuo IgG prie IgG antikūnų. Didžiausias A. kiekis kraujyje būna 7-11 dieną, vėliau jų kiekis palaipsniui mažėja. Antriniam imuniniam atsakui būdingas sutrumpėjęs latentinis laikotarpis, greitesnis A. titrų padidėjimas ir didesnė maksimali vertė. Būdingas greitas IgG antikūnų susidarymas. Gebėjimas sukelti antrinį imuninį atsaką išlieka daugelį metų ir yra imunologinės atminties apraiška, kurios pavyzdžiai yra imunitetas nuo tymų ir raupų.

Šiuolaikinės antikūnų susidarymo teorijos. A. formavimasis yra tarpląstelinės sąveikos, kuri vyksta veikiant imunogeniniam dirgikliui, rezultatas. Ląstelių bendradarbiavime dalyvauja trijų tipų ląstelės: makrofagai (A ląstelės). užkrūčio liaukos kilmės limfocitai (T-limfocitai) ir kaulų čiulpų kilmės limfocitai (B-limfocitai). T- ir B-limfocitai savo paviršiuje turi genetiškai nulemtus receptorius įvairiausio specifiškumo antigenams. Taigi, antigeno atpažinimas priklauso nuo T- ir B-limfocitų klonų, turinčių tam tikro specifiškumo receptorius, atrankos (atrankos). Imuninis atsakas atliekamas pagal šią schemą. Antigenas, patekęs į organizmą, yra absorbuojamas makrofagų ir perdirbamas į imunogeninę formą, kurią atpažįsta į imunoglobulinus panašūs T-limfocitų (pagalbininkų) receptoriai, būdingi šiam antigenui. Antigeno molekulės, prijungtos prie imunoglobulino receptorių, atsiskiria nuo T limfocitų ir per imunoglobulino Fc receptorius prisijungia prie makrofagų. Tokiu būdu ant makrofagų susidaro antigeninių molekulių „klipas“, kurį atpažįsta specifiniai B-limfocitų receptoriai. Tik toks didžiulis signalas gali sukelti B limfocitų (pirmtakų) proliferaciją ir diferenciaciją į plazmos ląstelę. Vadinasi, T ir B limfocitai paskirstys skirtingus determinantus vienoje antigeno molekulėje. Ląstelių bendradarbiavimas įmanomas tik esant dvigubam atpažinimui.

Dvigubo atpažinimo reiškinys yra tas, kad T- ir B-limfocitai atpažįsta svetimą antigeninį determinantą tik kartu su pagrindinio jų kūno histokompatibilumo komplekso genų produktais. Yra žinoma, kad ląstelių bendradarbiavimas tarp alogeninių ląstelių nevyksta. Tikriausiai antigeninio determinanto susiejimas su jo paviršiaus struktūromis atsiranda makrofagų paviršiuje, kai antigenas perdirbamas į imunogeninę formą, taip pat limfocitų paviršiuje.

Antikūnų išskyrimas ir valymas. Yra nespecifiniai ir specifiniai A išskyrimo metodai. Nespecifiniai metodai apima imuninių serumų frakcionavimą, kurio metu gaunamos frakcijos, praturtintos A., dažniausiai IgG antikūnų frakcija. Tai apima imunoglobulinų išsūdymą amonio sulfatu arba natrio sulfatu, imunoglobulinų nusodinimą alkoholiu, preparatinės elektroforezės ir jonų mainų chromatografijos bei gelio chromatografijos metodus. Specifinis gryninimas pagrįstas A. išskyrimu iš komplekso su antigenu, todėl susidaro tokio paties specifiškumo, bet nevienodo fizikinių ir cheminių savybių A.. Procedūra susideda iš šių etapų: specifinių nuosėdų (antigeno-antikūno komplekso) gavimas ir išplovimas iš likusių serumo komponentų; nuosėdų disociacija; antigenų atskyrimas nuo antigenų, remiantis jų molekulinės masės, krūvio ir kitų fizikinių ir cheminių savybių skirtumais. Specifiniam A. išskyrimui plačiai naudojami imunosorbentai – netirpūs nešikliai, ant kurių fiksuojamas antigenas. Šiuo atveju A. gavimo procedūra yra žymiai supaprastinta ir apima imuninio serumo perleidimą per kolonėlę su imunosorbentu, imunosorbento plovimą nuo nesusijungusių serumo baltymų, ant imunosorbento fiksuoto A. eliuavimą esant žemoms pH vertėms ir disociuojantis agentas dializės būdu.

Bibliografija: Weismanas I.L., Hood L.E. ir Wood W.B. Įvadas į imunologiją, vert. iš anglų kalbos, p. 13, M., 1983; Imunologija, red. W. Paulas, vert. iš anglų kalbos, p. 204, M., 1987; Kulbergas A.Ya. Molekulinė imunologija, M., 1985; Antikūnų susidarymas, red. L. Glynn ir M. Steward, vert. iš anglų kalbos, p. 10, M., 1983, Petrovas R.V. Imunologija, p. 35, M., 1987 m.

Antikūnas- specialus tirpus baltymas, turintis specifinę biocheminę struktūrą, imunoglobulinas, kurio yra kraujo serume ir kituose biologiniuose skysčiuose ir yra skirta surišti antigeną.

Antikūnai(anti-+ kūnai) – žmogaus ir gyvūno kraujo serumo globulinai, susidarantys reaguojant į įvairių antigenų (priklausančių bakterijoms, virusams, baltymų toksinams ir kt.) patekimą į organizmą ir specifiškai sąveikaujantys su šiais antigenais.

Imunoglobulinai sudaro 15-20% kraujo plazmos baltymų, taip pat yra kituose kūno skysčiuose. β-globulinų sudėtis apima 18 aminorūgščių, iš kurių didžiausias kiekis yra hidroksiamino rūgštys, dikarboksirūgštys, glutamo ir asparto aminorūgštys, treoninas, serinas ir valinas.

Antikūnų funkcijos:

1. Specifinis antigeno, sukėlusio jų susidarymą, atpažinimas ir surišimas, po to jo pateikimas makrofagams ir limfocitams.

2. Antikūnai taip pat sukelia audinių bazofilų (stiebo ląstelių) pažeidimą;

3. Antikūnai lizuoja ląsteles, turinčias specifinių antigeninių medžiagų;

4. Antikūnai turi opsonizuojantį poveikį;

5. Antikūnai aktyvina komplemento sistemą.

Antikūnų struktūra

Bet kuri antikūno molekulė turi panašią struktūrą (Y formos) ir susideda iš dviejų sunkiųjų (H) ir dviejų lengvųjų (L) grandinių, sujungtų disulfidiniais tilteliais. Kiekviena antikūno molekulė turi du identiškus antigeną surišančius Fab (fragmento antigeno surišimo) fragmentus, kurie lemia antikūno specifiškumą, ir vieną Fc (fragmento konstantos) fragmentą, kuris nesuriša antigeno, tačiau atlieka efektorines biologines funkcijas. Jis sąveikauja su „savo“ receptoriumi įvairių tipų ląstelių (makrofagų, putliųjų ląstelių, neutrofilų) membranoje.

Imunoglobulino molekulės lengvosios ir sunkiosios grandinių galinės sritys skiriasi savo sudėtimi (aminorūgščių sekos) ir yra žymimos VL ir VH sritimis. Juose yra hiperkintamų sričių, kurios lemia antikūnų aktyvaus centro (antigeną surišančio centro arba paratopo) struktūrą. Būtent su juo sąveikauja antigeno antigeninis determinantas (epitopas). Antikūnų surišimo centras yra papildomas antigeno epitopui pagal „rakto užrakto“ principą ir yra suformuotas iš hiperkintamų L ir H grandinių regionų. Antikūnas prisijungs prie antigeno (raktas tilps į užraktą) tik tuo atveju, jei determinantinė antigeno grupė visiškai tilps į antikūnų aktyvaus centro tarpą.

Lengvosios ir sunkiosios grandinės susideda iš atskirų blokų-domenų. Lengvosiose (L) grandinėse yra du domenai – vienas kintamasis (V) ir vienas pastovus (C), sunkiosiose (H) grandinėse – vienas V ir 3 arba 4 (pagal imunoglobulinų klasę) C domenas.

Lengvosios grandinės yra dviejų tipų – kappa ir lambda, jos randamos skirtingomis proporcijomis skirtingose ​​(visose) imunoglobulinų klasėse.

Buvo nustatytos penkios sunkiųjų grandinių klasės – alfa (su dviem poklasiais), gama (su keturiais poklasiais), exilon, mu ir delta. Pagal sunkiosios grandinės pavadinimą taip pat nurodoma imunoglobulino molekulių klasė - A, G, E, M ir D.

Antikūnų tipai

Reaguojant į antigenų buvimą. Kiekvienam antigenui susidaro specializuotos jį atitinkančios plazmos ląstelės, gaminančios šiam antigenui būdingus antikūnus. Antikūnai atpažįsta antigenus prisijungdami prie specifinio epitopo – būdingo paviršiaus arba linijinės antigeno aminorūgščių grandinės fragmento.

Antikūnai susideda iš dviejų lengvųjų grandinių ir dviejų sunkiųjų grandinių. Žinduolių organizme yra penkios antikūnų (imunoglobulinų) klasės – IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, kurios skiriasi sunkiųjų grandinių struktūra ir aminorūgščių sudėtimi bei atliekamomis efektorinėmis funkcijomis.

Tyrimo istorija

Pirmąjį antikūną Behringas ir Kitazato atrado 1890 m., tačiau tuo metu nieko aiškaus apie atrasto stabligės antitoksino pobūdį nebuvo galima pasakyti, išskyrus jo specifiškumą ir buvimą imuninio gyvūno serume. Tik 1937 m., tiriant Tiselius ir Kabatą, pradėta tirti antikūnų molekulinė prigimtis. Autoriai panaudojo baltymų elektroforezės metodą ir parodė, kad imunizuotų gyvūnų kraujo serume padidėja gama globulino frakcija. Serumo adsorbcija antigenui, kuris buvo paimtas imunizacijai, sumažino baltymų kiekį šioje frakcijoje iki nepažeistų gyvūnų lygio.

Antikūnų struktūra

Antikūnai yra gana dideli (~150 kDa – IgG) sudėtingos struktūros glikoproteinai. Jas sudaro dvi identiškos sunkiosios grandinės (H-grandinės, savo ruožtu susidedančios iš VH, CH1, vyrių, CH2 ir CH3 domenų) ir dvi identiškos lengvosios grandinės (L grandinės, susidedančios iš VL ir CL domenų). Oligosacharidai yra kovalentiškai prijungti prie sunkiųjų grandinių. Naudojant papaino proteazę, antikūnai gali būti suskaidyti į du Fab. fragmento antigeno surišimas- antigeną surišantis fragmentas) ir vienas (angl. fragmentas kristalizuojasi- fragmentas, galintis kristalizuotis). Priklausomai nuo klasės ir atliekamų funkcijų, antikūnai gali egzistuoti tiek monomerine forma (IgG, IgD, IgE, serumo IgA), tiek oligomerine forma (dimerinis sekrecinis IgA, pentameras – IgM). Iš viso yra penkių tipų sunkiosios grandinės (α-, γ-, δ-, ε- ir μ-grandinės) ir dviejų tipų lengvosios grandinės (κ-grandinė ir λ-grandinė).

Sunkiosios grandinės klasifikacija

Yra penkios klasės ( izotipai) imunoglobulinai, skirtingi:

  • dydis
  • mokestis
  • aminorūgščių seka
  • angliavandenių kiekis

IgG klasė skirstoma į keturis poklasius (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), IgA klasė – į du poklasius (IgA1, IgA2). Visos klasės ir poklasiai sudaro devynis izotipus, kurie paprastai būna visuose individuose. Kiekvienas izotipas nustatomas pagal sunkiosios grandinės pastovios srities aminorūgščių seką.

Antikūnų funkcijos

Visų izotipų imunoglobulinai yra bifunkciniai. Tai reiškia, kad bet kokio tipo imunoglobulinas

  • atpažįsta ir suriša antigeną, o tada
  • sustiprina imuninių kompleksų, susidarančių dėl efektorinių mechanizmų aktyvavimo, naikinimą ir (arba) pašalinimą.

Viena antikūno molekulės sritis (Fab) lemia jos antigeno specifiškumą, o kita (Fc) atlieka efektorines funkcijas: jungiasi prie receptorių, kurie ekspresuojami kūno ląstelėse (pavyzdžiui, fagocituose); prisijungimas prie pirmojo komplemento sistemos komponento (C1q), kad būtų pradėtas klasikinis komplemento kaskados kelias.

Tai reiškia, kad kiekvienas limfocitas sintetina tik vieno specifinio specifiškumo antikūnus. Ir šie antikūnai yra šio limfocito paviršiuje kaip receptoriai.

Kaip rodo eksperimentai, visi ląstelės paviršiaus imunoglobulinai turi tą patį idiotipą: kai tirpus antigenas, panašus į polimerizuotą flagelliną, jungiasi prie konkrečios ląstelės, tada visi ląstelės paviršiaus imunoglobulinai jungiasi prie šio antigeno ir turi tą patį specifiškumą, tai yra vienodą. idiotipas.

Antigenas jungiasi prie receptorių, tada selektyviai suaktyvina ląstelę, kad susidarytų didelis kiekis antikūnų. O kadangi ląstelė sintetina tik vieno specifiškumo antikūnus, šis specifiškumas turi sutapti su pradinio paviršiaus receptoriaus specifiškumu.

Antikūnų sąveikos su antigenais specifiškumas nėra absoliutus, jie gali įvairaus laipsnio kryžmiškai reaguoti su kitais antigenais. Antiserumas, padidintas iki vieno antigeno, gali reaguoti su giminingu antigenu, turinčiu vieną ar daugiau tų pačių ar panašių determinantų. Todėl kiekvienas antikūnas gali reaguoti ne tik su jo susidarymą sukėlusiu antigenu, bet ir su kitomis, kartais visiškai nesusijusiomis molekulėmis. Antikūnų specifiškumą lemia jų kintamų regionų aminorūgščių seka.

Kloninės atrankos teorija:

  1. Reikiamo specifiškumo antikūnai ir limfocitai jau egzistuoja organizme prieš pirmą sąlytį su antigenu.
  2. Limfocitai, dalyvaujantys imuniniame atsake, savo membranos paviršiuje turi specifinius antigenui receptorius. B limfocitai turi tokio paties specifiškumo receptorių molekules kaip ir antikūnai, kuriuos vėliau gamina ir išskiria limfocitai.
  3. Bet kuris limfocitas savo paviršiuje turi tik vieno specifiškumo receptorius.
  4. Limfocitai, turintys antigeną, patiria proliferacijos stadiją ir sudaro didelį plazmos ląstelių kloną. Plazmos ląstelės sintetina tik tokio specifiškumo antikūnus, kuriems buvo užprogramuotas pirmtakas limfocitas. Proliferacijos signalai yra citokinai, kuriuos išskiria kitos ląstelės. Limfocitai patys gali išskirti citokinus.

Antikūnų kintamumas

Antikūnai yra labai įvairūs (vieno žmogaus organizme gali egzistuoti iki 10 8 antikūnų variantų). Visa antikūnų įvairovė kyla iš sunkiųjų ir lengvųjų grandinių kintamumo. Išskiriami antikūnai, kuriuos gamina vienas ar kitas organizmas, reaguodamas į tam tikrus antigenus:

  • Izotipinis kintamumas – pasireiškia antikūnų (izotipų) klasėmis, besiskiriančiomis sunkiųjų grandinių struktūra ir oligomeriškumu, kuriuos gamina visi tam tikros rūšies organizmai;
  • Allotipinis kintamumas – pasireiškia individualiu lygmeniu tam tikros rūšies viduje imunoglobulino alelių kintamumo forma – yra genetiškai nulemtas skirtumas tarp tam tikro organizmo ir kito organizmo;
  • Idiotipiška kintamumas – pasireiškia antigeno surišimo vietos aminorūgščių sudėties skirtumais. Tai taikoma sunkiųjų ir lengvųjų grandinių kintamiesiems ir hiperkintamiesiems domenams, kurie tiesiogiai liečiasi su antigenu.

Platinimo kontrolė

Veiksmingiausias kontrolės mechanizmas yra tai, kad reakcijos produktas tuo pačiu metu veikia kaip jo inhibitorius. Šio tipo neigiamas grįžtamasis ryšys atsiranda formuojantis antikūnams. Antikūnų poveikio negalima paaiškinti vien antigeno neutralizavimu, nes visos IgG molekulės daug efektyviau slopina antikūnų sintezę nei F(ab")2 fragmentai. Daroma prielaida, kad produktyvios fazės blokada nuo T priklausomo B- ląstelių atsakas atsiranda dėl to, kad B ląstelių paviršiuje susidaro kryžminiai ryšiai tarp antigeno, IgG ir Fc receptorių. IgM injekcija sustiprina imuninį atsaką. Kadangi šio konkretaus izotipo antikūnai atsiranda pirmiausia įvedus antigeno, jiems priskiriamas stiprinamasis vaidmuo ankstyvoje imuninio atsako stadijoje.

  • A. Reuth, J. Brustoff, D. Meil. Imunologija – M.: Mir, 2000 – ISBN 5-03-003362-9
  • Imunologija 3 tomuose / Pagal. red. U. Paulas – M.: Mir, 1988 m
  • V. G. Galaktionovas. Imunologija – M.: Leidykla. MSU, 1998 – ISBN 5-211-03717-0

taip pat žr

  • Abzimai yra kataliziškai aktyvūs antikūnai
  • Avidity, afinitetas – antigeno ir antikūnų surišimo charakteristikos
Imuninė sistema / Imunologija
Sistemos Prisitaikanti imuninė sistema ir įgimta imuninė sistema Humorinė imuninė sistema ir ląstelinė imuninė sistema Komplemento sistema (anafilotoksinai) Vidinis imunitetas
Antigenai ir antikūnai

Antikūnai (imunoglobulinai, IG, Ig) yra speciali glikoproteinų klasė, esanti B ląstelių paviršiuje su membranomis susietų receptorių pavidalu ir kraujo serume bei audinių skystyje tirpių molekulių pavidalu. Jie yra svarbiausias specifinio humoralinio imuniteto veiksnys. Imuninė sistema naudoja antikūnus svetimiems objektams, pvz., bakterijoms ir virusams, nustatyti ir neutralizuoti. Antikūnai atlieka dvi funkcijas: antigenas- įrišimas ir efektorius (jie sukelia vienokį ar kitokį imuninį atsaką, pavyzdžiui, suveikia klasikinę komplemento aktyvinimo schemą).

Antikūnus sintetina plazmos ląstelės, kurios, reaguodamos į antigenų buvimą, tampa B limfocitais. Kiekvienam antigenui susidaro specializuotos jį atitinkančios plazmos ląstelės, gaminančios šiam antigenui būdingus antikūnus. Antikūnai atpažįsta antigenus prisijungdami prie specifinio epitopo – būdingo paviršiaus arba linijinės antigeno aminorūgščių grandinės fragmento.

Antikūnai susideda iš dviejų lengvųjų grandinių ir dviejų sunkiųjų grandinių. Žinduolių organizme yra penkios antikūnų (imunoglobulinų) klasės – IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, kurios skiriasi sunkiųjų grandinių struktūra ir aminorūgščių sudėtimi bei atliekamomis efektorinėmis funkcijomis.

Tyrimo istorija

Pirmąjį antikūną atrado Behringas ir Kitazato m 1890 m, tačiau šiuo metu apie tai, kas buvo atrasta stabligės antitoksinas, be jo specifiškumo ir buvimo serumas imuninis gyvūnas, nieko aiškaus pasakyti negalima. Tik su 1937 m- Tiselius ir Kabat tyrimai, pradedami antikūnų molekulinės prigimties tyrimai. Autoriai naudojo metodą elektroforezė baltymų ir parodė gama globulino frakcijos padidėjimą imunizuotų gyvūnų kraujo serume. Adsorbcija serumas antigenas, kuris buvo paimtas imunizacijai, sumažino baltymų kiekį šioje frakcijoje iki nepažeistų gyvūnų lygio.

Antikūnų struktūra

Bendras imunoglobulinų sandaros planas: 1) Fab; 2) Fc; 3) sunkioji grandinė; 4) lengvoji grandinė; 5) antigeno surišimo vieta; 6) vyrių sekcija

Antikūnai yra gana dideli (~150 tūkst Taip- IgG) glikoproteinai, turinčios sudėtingą struktūrą. Susideda iš dviejų vienodų sunkios grandinės(H grandinės, savo ruožtu susidedančios iš V H, CH1, vyrių, CH2 ir CH3 domenų) ir dvi identiškos šviesos grandinės(L grandinės, susidedančios iš VL ir CL domenų). Oligosacharidai yra kovalentiškai prijungti prie sunkiųjų grandinių. Naudojant proteazę papaina antikūnus galima padalyti į dvi dalis Fab (Anglų fragmento antigeno surišimas- antigeną surišantis fragmentas) ir vienas Fc (Anglų fragmentas kristalizuojasi- fragmentas, galintis kristalizuotis). Priklausomai nuo klasės ir atliekamų funkcijų, antikūnai gali egzistuoti abiejuose monomerinis forma (IgG, IgD, IgE, serumo IgA) ir in oligomerinis forma (dimeras-sekretorinis IgA, pentameras - IgM). Iš viso yra penkių tipų sunkiosios grandinės (α-, γ-, δ-, ε- ir μ-grandinės) ir dviejų tipų lengvosios grandinės (κ-grandinė ir λ-grandinė).

Sunkiosios grandinės klasifikacija

Yra penkios klasės ( izotipai) imunoglobulinai, skirtingi:

    dydis

  • aminorūgščių seka

IgG klasė skirstoma į keturis poklasius (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), IgA klasė – į du poklasius (IgA1, IgA2). Visos klasės ir poklasiai sudaro devynis izotipus, kurie paprastai būna visuose individuose. Kiekvienas izotipas nustatomas pagal sunkiosios grandinės pastovios srities aminorūgščių seką.

Antikūnų funkcijos

Visų izotipų imunoglobulinai yra bifunkciniai. Tai reiškia, kad bet kokio tipo imunoglobulinas

    atpažįsta ir suriša antigeną, o tada

    sustiprina imuninių kompleksų, susidarančių dėl efektorinių mechanizmų aktyvavimo, naikinimą ir (arba) pašalinimą.

Viena antikūno molekulės sritis (Fab) lemia jos antigeno specifiškumą, o kita (Fc) atlieka efektorines funkcijas: jungiasi prie receptorių, kurie ekspresuojami kūno ląstelėse (pavyzdžiui, fagocituose); prisijungimas prie pirmojo komplemento sistemos komponento (C1q), kad būtų pradėtas klasikinis komplemento kaskados kelias.

    IgG yra pagrindinis imunoglobulinas serumas sveikas žmogus (sudaro 70-75% visos imunoglobulinų frakcijos), aktyviausias antrinėje Imuninis atsakas ir antitoksinis imunitetas. Dėl mažo dydžio ( sedimentacijos koeficientas 7S, molekulinė masė 146 kDa) yra vienintelė imunoglobulinų dalis, galinti pernešti per placentos barjerą ir taip užtikrinti imunitetą vaisiui ir naujagimiui. Sudėtyje yra 2-3% IgG angliavandenių; du antigeną surišantys F ab fragmentai ir vienas F C fragmentas. F ab fragmentas (50-52 kDa) susideda iš visos L grandinės ir N-galinės H grandinės pusės, sujungtos viena su kita disulfidinė jungtis, o F C fragmentą (48 kDa) sudaro H grandinių C-galinės pusės. IgG molekulėje iš viso yra 12 domenų (regionai, sudaryti iš β-struktūros Ir α-spiralės Ig polipeptidinės grandinės netvarkingų darinių, tarpusavyje sujungtų aminorūgščių liekanų disulfidiniais tilteliais kiekvienoje grandinėje, pavidalu: 4 sunkiosiose ir 2 lengvosiose grandinėse.

    IgM yra keturių grandinių pagrindinio vieneto, kuriame yra dvi μ grandinės, pentameras. Šiuo atveju kiekviename pentamere yra viena J-grandę turinčio polipeptido kopija (20 kDa), kurią sintetina antikūnus gaminanti ląstelė ir kovalentiškai jungiasi tarp dviejų gretimų imunoglobulino F C fragmentų. Jie atsiranda per pirminį B limfocitų imuninį atsaką į nežinomą antigeną ir sudaro iki 10 % imunoglobulino frakcijos. Jie yra didžiausi imunoglobulinai (970 kDa). Sudėtyje yra 10-12% angliavandenių. IgM susidaro ir pre-B limfocituose, kuriuose jie pirmiausia sintetinami iš μ grandinės; lengvųjų grandinių sintezė pre-B ląstelėse užtikrina jų prisijungimą prie μ-grandinių, todėl susidaro funkciškai aktyvūs IgM, kurie yra integruoti į plazminės membranos paviršiaus struktūras, veikdami kaip antigeno atpažinimo receptoriai; nuo šio momento pre-B limfocitų ląstelės subręsta ir gali dalyvauti imuniniame atsake.

    IgA Serumo IgA sudaro 15-20% visos imunoglobulino frakcijos, o 80% IgA molekulių yra monomerinės formos žmonėms. Sekrecinis IgA pateikiamas dimerine forma komplekse sekrecinis komponentas, esančios serozinėse ir gleivinėse išskyrose (pavyzdžiui, seilės, ašaros, priešpienis, pieno, atskirtas nuo urogenitalinės ir kvėpavimo sistemos gleivinės). Sudėtyje yra 10-12% angliavandenių, molekulinė masė 500 kDa.

    IgD sudaro mažiau nei vieną procentą plazmos imunoglobulino frakcijos ir daugiausia randama ant kai kurių B limfocitų membranos. Funkcijos nėra visiškai suprantamos, tikriausiai antigeno receptorius, turintis daug baltymų surištų angliavandenių B limfocitams, dar ne pateiktas antigenui. Molekulinė masė 175 kDa.

Klasifikacija pagal antigenus

    taip vadinamas „antikūnai, liudijantys apie ligą“, kurių buvimas organizme rodo, kad imuninė sistema yra susipažinusi su šiuo patogenu praeityje arba esama užsikrėtimo šiuo patogenu, bet kurie nevaidina reikšmingo vaidmens organizmo kovoje su patogenu (neneutralizuoja pats patogenas arba jo toksinai, bet jungiasi su nedideliais patogeno baltymais).

    autoagresyvus antikūnų, arba autologinis antikūnai, autoantikūnai- antikūnai, kurie sunaikina arba pažeidžia normalius sveikus audinius kūnas priimančiosios ir paleidžiančios plėtros mechanizmą autoimuninės ligos.

    alloreaktyvus antikūnai arba homologiškas antikūnai, alloantikūnai- antikūnai prieš kitų tos pačios biologinės rūšies organizmų audinių ar ląstelių antigenus. Alloantikūnai vaidina svarbų vaidmenį alotransplantato atmetimo procesuose, pavyzdžiui, transplantacijos metu inkstai, kepenys, kaulų čiulpai ir reakcijos į nesuderinamo kraujo perpylimą.

    heterologinis antikūnai arba izoantikūnai- antikūnai prieš kitų biologinių rūšių organizmų audinių ar ląstelių antigenus. Izoantikūnai yra priežastis, kodėl ksenotransplantacija neįmanoma net tarp evoliuciškai artimų rūšių (pavyzdžiui, šimpanzės kepenų persodinimas žmogui neįmanomas) arba rūšių, turinčių panašias imunologines ir antigenines savybes (kiaulės organo transplantacija žmogui neįmanoma).

    antiidiotipinis antikūnai – antikūnai prieš antikūnus, kuriuos gamina pats organizmas. Be to, šie antikūnai yra ne „apskritai“ prieš tam tikro antikūno molekulę, o konkrečiai prieš veikiančią, „atpažįstančią“ antikūno sritį, vadinamąjį idiotipą. Anti-idiotipiniai antikūnai vaidina svarbų vaidmenį surišant ir neutralizuojant antikūnų perteklių ir reguliuojant imuninę antikūnų gamybą. Be to, anti-idiotipinis „antikūnas prieš antikūną“ atspindi erdvinę pradinio antigeno, prieš kurį buvo sukurtas pirminis antikūnas, konfigūraciją. Taigi anti-idiotipinis antikūnas yra imunologinis organizmo atminties faktorius, pirminio antigeno analogas, kuris išlieka organizme net ir sunaikinus pirminius antigenus. Savo ruožtu gali būti gaminami anti-idiotipiniai antikūnai anti-anti-idiotipinis antikūnai ir kt.

Antikūnų specifiškumas

Reiškia, kad visi limfocitų sintetina tik vieno specifinio specifiškumo antikūnus. Ir šie antikūnai yra šio limfocito paviršiuje kaip receptoriai.

Kaip rodo eksperimentai, visi ląstelių paviršiaus imunoglobulinai turi tą patį idiotipą: kai tirpsta antigenas panašus į polimerizuotą flagellinas jungiasi prie konkrečios ląstelės, tada prie šio antigeno jungiasi visi ląstelės paviršiaus imunoglobulinai ir jie turi tą patį specifiškumą, tai yra tą patį idiotipą.

Antigenas jungiasi prie receptorių, tada selektyviai suaktyvina ląstelę, kad susidarytų didelis kiekis antikūnų. Ir nuo tada ląstelė sintetina tik vieno specifiškumo antikūnus, tada šis specifiškumas turi atitikti pradinio paviršiaus receptoriaus specifiškumą.

Antikūnų sąveikos su antigenais specifiškumas nėra absoliutus, jie gali įvairaus laipsnio kryžmiškai reaguoti su kitais antigenais. Antiserumas gautas už vieną antigeną gali reaguoti su giminingu antigenu, turinčiu vieną ar daugiau identiškų ar panašių determinantas. Todėl kiekvienas antikūnas gali reaguoti ne tik su jo susidarymą sukėlusiu antigenu, bet ir su kitomis, kartais visiškai nesusijusiomis molekulėmis. Antikūnų specifiškumą lemia jų kintamų regionų aminorūgščių seka.

Kloninės atrankos teorija:

    Reikiamo specifiškumo antikūnai ir limfocitai jau egzistuoja organizme prieš pirmą sąlytį su antigenu.

    Limfocitai, dalyvaujantys imuniniame atsake, savo membranos paviršiuje turi specifinius antigenui receptorius. U B limfocitai receptoriai yra tokio pat specifiškumo molekulės kaip antikūnai, kuriuos vėliau gamina ir išskiria limfocitai.

    Bet kuris limfocitas savo paviršiuje turi tik vieno specifiškumo receptorius.

    Limfocitai, turintys antigenas, išgyvena etapą platinimas ir sudaro didelį plazmos ląstelių kloną. Plazmos ląstelės sintetina tik tokio specifiškumo antikūnus, kuriems buvo užprogramuotas pirmtakas limfocitas. Išplitimo signalai yra citokinų kurias išskiria kitos ląstelės. Limfocitai patys gali išskirti citokinus.

Antikūnų kintamumas

Antikūnai yra labai įvairūs (vieno žmogaus organizme gali egzistuoti iki 10 8 antikūnų variantų). Visa antikūnų įvairovė kyla iš sunkiųjų ir lengvųjų grandinių kintamumo. Išskiriami antikūnai, kuriuos gamina vienas ar kitas organizmas, reaguodamas į tam tikrus antigenus:

    Izotipinis kintamumas – pasireiškia antikūnų (izotipų) klasėmis, besiskiriančiomis sunkiųjų grandinių struktūra ir oligomeriškumu, kuriuos gamina visi tam tikros rūšies organizmai;

    Allotipinis kintamumas – pasireiškia individualiu lygmeniu tam tikros rūšies viduje imunoglobulino alelių kintamumo forma – yra genetiškai nulemtas skirtumas tarp tam tikro organizmo ir kito organizmo;

    Idiotipiška kintamumas – pasireiškia antigeno surišimo vietos aminorūgščių sudėties skirtumais. Tai taikoma sunkiųjų ir lengvųjų grandinių kintamiesiems ir hiperkintamiesiems domenams, kurie tiesiogiai liečiasi su antigenu.

Platinimo kontrolė

Veiksmingiausias valdymo mechanizmas yra tai, kad reakcijos produktas vienu metu tarnauja kaip jo inhibitorius. Šio tipo neigiamas grįžtamasis ryšys atsiranda formuojantis antikūnams. Antikūnų poveikio negalima paaiškinti vien antigeno neutralizavimu, nes visos IgG molekulės daug efektyviau slopina antikūnų sintezę nei F(ab")2 fragmentai. Daroma prielaida, kad produktyvios fazės blokada nuo T priklausomo B- ląstelių atsakas atsiranda dėl to, kad B ląstelių paviršiuje susidaro kryžminiai ryšiai tarp antigeno, IgG ir Fc receptorių. Injekcija IgM, stiprina Imuninis atsakas. Kadangi šio konkretaus izotipo antikūnai atsiranda pirmiausia po antigeno įvedimo, jiems priskiriamas stiprinamasis vaidmuo ankstyvoje imuninio atsako stadijoje.

Pagal savo molekulinę gama globulinų struktūra Skirtingos antikūnų klasės iš esmės yra panašios viena į kitą. Kiekvienas monomeras susideda iš dviejų ilgų (sunkiųjų) ir dviejų trumpų (lengvų) peptidinių grandinių, sujungtų eile disulfidinių jungčių. Fermentinis molekulių skilimas skirtingose ​​srityse leido analizuoti skirtingų molekulių dalių charakteristikas.

Aminorūgščių seka Fc fragmente(kristalizuojantis sunkiųjų grandinių fragmentas) būdingas šiai antikūnų klasei. Lengvosios grandinės struktūra yra vienoda visose antikūnų klasėse ir gali būti dviejų tipų: u arba X.

Fc fragmentas atsakingas už biologines molekulės savybes, įskaitant jos gebėjimą prilipti prie ląstelių paviršiaus (citofilinę savybę) arba gebėjimą sąveikauti su komplementu. Fab komponentas (antikūną surišantis fragmentas) turi galinių aminorūgščių sekų, kurios leidžia specifinę sąveiką su antigenu. Būtent ši galinė seka sąveikauja su haptenais.

IgG, IgE ir IgD Esantis cirkuliuojančiame kraujyje kaip monomerai (t. y. atskiri molekuliniai vienetai), IgM yra polimeras iš penkių pagrindinių molekulių, sujungtų disulfidiniais ryšiais. Žmogaus serume IgA daugiausia yra monomero pavidalu, tačiau bronchų sekrete jo yra kaip dimeras, Fc fragmente prisijungęs prie sekrecijos vietos ir T grandinių.

Antikūnų susidarymo vietos

IgG ir IgM gaminami ląstelės gemalo folikuluose ir retikuloendotelinės sistemos plazminėse ląstelėse, ypač limfmazgiuose. Stimuliuotuose mazguose žievinėje mazgo dalyje yra dideli gemaliniai folikulai, kurie kartu su plazmos ląstelėmis aktyviai gamina antikūnus, kurie ypač kaupiasi medulėje.

IgA gaminamas limfmazgiuose, bet juos gamina ir žarnyną dengiančios plazmos ląstelės bei kvėpavimo takų gleivinė, ypač šalia bronchų liaukų. Buvo pasiūlyta, kad iki 80% kai kurių gyvūnų rūšių serumo IgA yra iš žarnyno. IgE daugiausia gamina limfoidinis audinys viršutiniuose kvėpavimo takuose, ypač tonzilėse.

Antikūnų susidarymas. Laikui bėgant, priklausomai nuo kiekvieno imunoglobulino gyvavimo trukmės, jo koncentracija serume sumažėja iki minimumo maždaug 12-14 savaičių amžiaus. Tai paaiškina sunkią daugelio infekcijų eigą mažiems kūdikiams, bet ne naujagimiams, kurie yra daugiau ar mažiau apsaugoti. Brendimo greitis priklauso nuo imunoglobulinų klasės. Suaugusiesiems būdingą IgG lygį pasiekia iki 3 metų, IgM – iki 6 mėnesių, IgE ir IgA – tik iki 10 metų.