Антитела и имунноглобулины. Эффекторные функции антител

Антитело – это особый растворимый белок с определённой биохимической структурой, т.е. имунноглобулин, который присутствует в сыворотке крови и других биологических жидкостях, и предназначен для связывания антигена (Хаитов).

Другое определение:
Антитела – это гуморальные факторы, опосредующие специфичный в отношении возбудителя инфекционного заболевания иммунитет (Ярилин).

Антитела – это глобулины сыворотки крови человека и животных, образующиеся в ответ на попадание в организм различных антигенов: бактерии, вирусы, простейшие грибы, эукариотические клетки другого организма, а также токсины, гаптены и др., и специфически воздействующие с этими антигенами (общее определение).

Это белки, имеющие вторичную глобулярную структуру. Свойствами антител обладают белковые молекулы, названные иммуноглобулинами; сам термин глобулин отражает химическую структуру молекулы без учёта её специфичности к конкретному антигену. Сам же термин «антитело» определяет функциональные свойства молекулы и учитывает специфичность антигена.

Иммуноглобулины были выделены методом электрофореза. Представляют собой фракцию гамма-глобулинов.

Антитела принадлежат к суперсемейству иммуноглобулинов, куда также входят:

· МНС (HLA);

· молекулы адгезии;

· TCR – Т-клеточный рецептор;

· рецепторы для цитокинов ИЛ-1, ИЛ-6 и т.д.

· рецепторы для Fc-фрагментов иммуноглобулинов;

· мембранные молекулы CD4, СD8.

Молекулы иммунолобулинов существуют в трёх формах:

1. Трансмембранная.
На мембране В-лимфоцита располагается В-клеточный рецептор (BCR).

2. Растворимая.
Присутствует в крови и других биологических жидкостях. Продуцируются конечной стадией дифференцировки В-лимфоцитов, т.е. плазмоцитами. Другое название – сывороточные антитела и секреторные антитела.

3. Рецепторсвязанная.
Связана со своим рецептором за Fc-конец. Располагаются на макрофагах, нейтрофилах и тучных клетках. Благодаря рецептору к антителу, способны фиксировать на своей поверхности соответствующие антитела.

Иммуноглобулины – это гликопротеины:

· состоят из 87-97% из полипептидов, на остальную часть – из углеводов;

· бифункциональны: распознавание и связывание антигена, выполнение эффекторных функций (активация комплемента, связывание с клетками и др.);

· продуцируются в процессе гуморального ответа В-лимфоцитами.

Структура иммуноглобулинов

Основная структурная единица – мономерный Ig – состоит из 4 полипетидных цепей. Двух одинаковых тяжелых Н-цепей и двух идентичных легких L-цепей. Каждая полипептидная цепь имеет вариабельную (V) и константную(С) область.

Полипептидные цепи Ig существуют не в виде линейной последовательности аминокислот, а в виде глобулярных образований – доменов, стабилизированных дисульфидными мостиками. Домены образованы примерно 110 аминокислотными остатками и имеют сходную пространственную организацию, но различные функции.
Доменами Н-цепи являются: V_H, Сн1, Сн2 и т.д.

Молекула иммуноглобулина состоит из двух одинаковых Fab (fragment antigen binding) и одного Fc (fragment cristallizable), который кристаллизуется. Расщепляет молекулу на два фрагмента папаин.

Fab:

· специфически связывается с эпитопом антигена;

· имеет валентность, равную 1, т.е. может связать один эпитом антигена;

· специфичность детерминирована Vh и Vl.

Fc:

· эффекторная функция, т.е. связывание со своим Fc рецептором;

· в области этого фрагмента есть участок для связывания с комплементом, комплемент будет активироваться по классическому пути, т.е. с С1 фрагментом.

Шарнирная область (hinge region) находится в области региона разрезания папаина. Она обеспечивает гибкость молекулы между доменами. Располагается между Сн1 и Сн2.

Виду и функции доменов:

· Vl – Vh –связывание антигена.

· Cl – Ch1 – нековалентное соединение легкой и тяжёлой цепей.

· Сн1 – Сн2 – шарнирная область. Обеспечение подвижности Fab фрагмента, влияние на функциональное состояние Fc фрагмента, связь тяжёлых цепей.

· Сн2 – активация комплемента.

· Сн3 – цитотропная активность (фиксация на клетках-мишенях).

Активный центр антитела

Активный центр антител – вариабельный домен лёгкой и тяжёлой цепей, обеспечивающий взаимодействие с эпитопом антигена.

В активном центре имеются специфические комплементарные участки к определённым эпитопам антигена (непосредственно и комплементарно связывают антиген с помощью ионных, Ван-Дер-Ваальсовых взаимодействий).

Внутри вариабельного домена существуют гипервариабельные участки (CDR – complementarity), т.е. области молекулы иммуноглобулина, определяющие её комплементарность антигену.

Эпитоп – участок молекулы антигена, непосредственно участвующий в образовании ионных, водородных, и др. связей с активным центом Fab-фрагмента.

Лёгкие цепи (L) неодинаковы и состоят из двух типов: к – каппа и лямбда, различающиеся строением константного Сl домена. Функциональные различия между иммуноглобулинами с лёгкими каппа- или лямбда-цепями не выявлены.

Константные домены тяжёлых цепей (Н) обуславливают разделение иммуноглобулинов на пять основных классов - изотипов. Первоначально идентифицированы серологически, т.е. с помощью сывороточных антител к различным изотипам). Каждая молекула Н-цепи может содержать только один изотип: мю, гамма, альфа, дельта и эпсилон.
В зависимости от структуры Н-цепей выделяют 5 классов молекул иммуноглобулинов: IgM, IgG, IgA, IgD, IgE (латинские буквы в названии иммуноглобулинов соответствуют греческим в обозначении изотипов Н-цепей).

Кроме классов существуют подклассы иммуноглобулинов. Так, у IgA имеется четыре подкласса, обозначаемы нижнем цифровым индексом: IgG1, IgG2 и т.д.

В виде мономеров живут IgG, IgE, IgD. IgM образует пентамер. IgA может существовать в виде мономера, димера (встречается чаще всего), триммеры – в сывороточной форме. В секретах IgA образует структуру, называемую секреторным иммуноглобулином А - $IgA.

Дополнительный домен Сн 4 имеют тяжелые цепи IgM и IgE.

Подклассы IgG различаются по конструкции шарнирной области.

Виды антигенных детерминант иммуноглобулинов

Изотипические – одинаковые у представителей данного вида (IgM, IgA, IgD, IgE).

Аллотипы – обусловлены генетическим разнообразием внутри вида. Например, подклассы или аллотипы IgG (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), подклассы или аллотипы IgA.

Идиотипические детерминанты - находятся в активных центрах антигенсвязывающих участков антител (Fab-фрагменты), т.е. соединены с вариабельными доменами и служат маркёрами индивидуальных антител. Антитела против таких антител называются антиидиотипическими антителами.

Сродство между антигеном и антителом количественно характеризуют понятиями «афинность» и «авидность».

Афинность – сила химической связи одного антигенного эпитопа с одним из активных центров молекулы иммуноглобулина.
Количественно принято оценивать по константе диссоциации одного антигенного эпитопа с одним активным центром. Аффинность антител существенно возрастает в ходе иммунного ответа («созревание афинности» от 10^-7 – 10^-8 М до 10^^-10 – 10^-11 М. Т.к. у молекулы мономерного иммуноглобулина 2 потенциально равнозначных симметрично расположенных активных центра для связывания антигена, скорость диссоциации целой молекулы иммуноглобулина со всеми связанными эпитопами меньше, чем скорость диссоциации одного из активных центров.

Авидность – сила связи целой молекулы антитела со всеми антигенными эпитопами, которые ей удалось связать.

Свойства иммуноглобулинов IgM