15. Антитела, структурно-функциональная организация молекулы, свойства. Моноклональньве антитела, принцип получения, применение. Антимдиотинические антитела. Изотипы антител


Варианты иммуноглобулинов

Изотипы

До сих пор описывались черты, общие для всех иммуноглобулиновых молекул, такие как конструкция из четырех цепей и структурные домены. В своем противостоянии агрессивным чужеродным субстанциям организм выработал ряд механизмов, каждый из которых основан на каком-то отдельном свойстве или функции молекулы иммуноглобулина.

Таким образом, когда специфичная молекула антитела соединяется со специфичным антигеном или патогеном, начинают действовать несколько разных эффекторных механизмов. Эти механизмы опосредованы различными классами (изотопами) иммуноглобулинов, каждый из которых может взаимодействовать с одним и тем же эпитопом, но при этом каждый может запускать отличную от других реакцию.

Данные отличия являются результатом структурных вариаций тяжелых цепей, создавших домены, определяющие разнообразие функций. Общий обзор свойств классов иммуноглобулинов представлен в табл. 4.2 и 4.3 и на рис. 4.7.

Таблица 4.2. Наиболее важные свойства изотипов иммуноглобулина

Свойство Изотип
IgG IgA IgM IgD IgE
Молекулярная масса 150000 160000 у мономера 900000 180000 200000
Дополнительные белковые компоненты J и S J
Примерная концентрация в сыворотке, мг/мл 12 1,8 1 0,00-0,04 0,00002
Доля всех Ig, % 80 13 6 0,2 0,002
Местонахождение Примерно равное вне и внутри сосудов Внутри сосудов и в секрете В основном внутри сосудов На поверхности лимфоцита На тучных клетках, базофилах, в секрете слизистой оболочки носа и слюне
Период полураспада, сут 23 5,5 5,0 2,8 2,0
Прохождение через плаценту + +
Наличие в секрете + +
Наличие в молоке + От нуля до следов
Активация комплемента + + + +
Связывание с Fc-рецепторами на макрофагах, NK- и ПМЯ-клетках + +
Относительная агглютинирующая способность + + + + + +
Противовирусная активность + + + + + + +
Антибактериальная активность + + +

+ +

(с лизоцимом)

+ + + (с комплементом)
Антитоксическая активность + + + + +
Аллергическая активность + +
Таблица 4.3. Важные различия среди подклассов IgG человека
Характеристика IgG1

IgG2

IgG3

IgG4

Наличие, % общего IgG 70 20 7 3
Период полураспада, сут 23 23 7 23
Связывание комплемента + + + + + -
Прохождение через плаценту +/- + + + +
Связывание моноцитов + + + + + + + +/-

Аллотипы

Другой формой вариаций в структуре иммуноглобулинов являются аллотипы. Эти вариации основаны на генетических различиях между индивидуумами и зависят от существования аллельных форм (аллотипов) одного и того же белка в результате присутствия разных форм одного и того же гена в данном локусе. В результате аллотипы тяжелой или легкой цепи, составляющие любой иммуноглобулин, могут присутствовать у одних представителей вида и отсутствовать у других. Подобная ситуация резко отличается от ситуаций с классами или подклассами иммуноглобулинов, которые присутствуют у всех представителей вида.

imyn26.jpgРис. 4.7. Разные типы вариаций иммуноглобулинов

Аллотипические различия в известных локусах затрагивают только одну или две аминокислоты в константном участке цепи. За редким исключением наличие аллотипических различий у двух идентичных молекул иммуноглобулина обычно не влияет на связывание антигена, но служит важным маркером для анализа наследования по Менделю.

Некоторые известные аллотипические маркеры составляют группы на γ-цепи человеческого IgG (называемую Gm для маркеров IgG), κ-цепи (называемую Km) и α-цепи (называемую Am).

Аллотипические маркеры были обнаружены у иммуноглобулинов нескольких видов обычно при использовании антисыворотки, полученной путем иммунизации представителя данного вида антителами от другого представителя того же вида. Как и в отношении других аллельных систем, аллотипы наследуются как доминантные менделевские признаки. Гены, кодирующие эти маркеры, экспрессируются кодоминантно, и таким образом индивидуум может быть гомозиготным или гетерозиготным относительно данного маркера.

Идиотипы

Как мы убедились, антигенсвязывающий центр молекулы специфичного антитела состоит из уникальной комбинации аминокислот в вариабельных областях легкой и тяжелой цепей. Поскольку такая комбинация отсутствует у других молекул антител, она должна быть иммуногенной и способной стимулировать иммунологический ответ на самое себя у животного того же вида. Такой факт действительно обнаружили Ж.Оудин (J.Oudin) и Г. Кункель (Н. Kunkel), которые в начале 1960-х гг показали, что при экспериментальной иммунизации определенными антителами или миеломным белком можно получать антисыворотку, специфичную только по отношению к использованному антителу и ни к какому иному иммуноглобулину данного вида.

Такие антисыворотки содержат популяции антител, специфичных для нескольких эпитопов, называемых идиотопами. которые присутствуют в вариабельной области (тяжелой и легкой цепи) антител, использованных для иммунизации. Совокупность всех идиотопов на введенной молекуле антитела называется идиотипом. В некоторых случаях антиидиотипическая сыворотка предотвращает связывание антитела с его антигеном. В этом случае считается, что идиотипическая детерминанта располагается внутри или рядом с самим антигенсвязывающим центром.

Антиидиотипические сыворотки, которые не блокируют связывание антител с антигеном, вероятно, направлены против вариабельных детерминант на каркасном участке, вне антигенсвязывающего центра (рис. 4.8).

imyn27.jpgРис. 4.8. Два антиидиотипических антитела к AТ1. (А) Антиидиотипическое антитело, направленное против антигенсвязывающего центра АТ1, предотвращает связывание АТ1 с антигеном. (Б) Антиидиотипическое антитело связывается с каркасными участками АТ1, не предотвращая его связывания с антигеном

Основываясь на теоретических выкладках, можно наглядно представить, что антиидиотипическое антитело, связывающееся с антигенсвязывающим центром, комплементарным такому центру у идиотипа, напоминает эпитоп, который также комплементарен к антигенсвязывающему центру идиотипа. Таким образом, антиидиотип может представлять оттиск или внутренний образ условного эпитопа. Действительно, есть примеры иммунизации экспериментальных животных с использованием антиидиотипических внутренних образов в качестве иммуногенов.

Такие иммуногены приводят к появлению антител, способных реагировать с антигеном, несущим эпитоп, к которому направлен первоначальный идиотип. Появление таких антител индуцируется без какого-либо контакта иммунизированного животного с самим первоначальным (оригинальным) антигеном.

В некоторых случаях, особенно у инбредных животных, антиидиотипические антитела реагируют с несколькими различными антителами, направленными против одного и того же эпитопа и обладающими сходными идиотипами. Эти идиотипы называются общими или перекрестно реагирующими, и обычно данный термин определяет семейство антительных молекул.

В отличие от подобной ситуации сыворотка, которая реагирует только с одной определенной молекулой антитела, определяется как имеющая уникальный идиотип. Наличие идиотипических детерминант в молекулах иммуноглобулина может играть роль в контроле и модуляции иммунного ответа, как описывается в сетевой теории Н. Ерне (N. Jerne), хотя мнения по этому поводу противоречивы.

На рис. 4.9 представлены различные типы вариаций, отмечаемых среди иммуноглобулинов.

imyn28.jpgРис. 4.9. Структуры основных классов секретируемых антител. Легкие цепи показаны зеленым цветом, а тяжелые -голубым. Оранжевые кружки показывают участки гликозилирования. Полимерные IgM и IgА содержат полипептид, называемый J-цепью. Представленная димерная молекула IgA содержит секреторный компонент (показан красным)

Отличия между константными областями в результате вовлечения различных генов константных областей тяжелых и легких цепей называют изотипами. Отличия, связанные с различными аллелями одного гена константной области, называют аллотипами. Наконец, внутри конкретного изотипа (например IgG) особенности в специфической реаранжировке VH- и VL-генов называют идиотипами.

Р.Койко, Д.Саншайн, Э.Бенджамини

medbe.ru

Структурные и биологические свойства изотипов иммуноглобулинов

Структурные свойства IgG

Иммуноглобулин G наиболее распространен в крови, лимфе, цереброспинальной и перитонеальной жидкостях. Молекула IgG состоит из двух тяжелых γ-цепей с молекулярной массой примерно 50000 Да и двух легких цепей (или κ, или λ) молекулярной массой примерно 25000 Да каждая, удерживаемых вместе дисульфидными мостиками. Таким образом, молекула IgG имеет молекулярную массу примерно 150000 Да и коэффициент седиментации 7S.

При электрофорезе молекулы IgG располагаются ближе к аноду, чем все другие сывороточные белки, и мигрируют в γ-область электрофореграммы сывороточных глобулинов (отсюда и произошло их прежнее название — γ-глобулин или 7S-иммуноглобулин). Класс IgG у человека включает четыре подкласса: IgG1, IgG2, IgG3u IgG4, названных в соответствии с частотой их обнаружения в сыворотке крови (IgG1 наиболее распространен). За исключением вариабельных областей все иммуноглобулины внутри класса обладают примерно 90 % гомологией по последовательности аминокислот, однако между классами имеется только 60 % гомология (например, между IgG и IgA).

Эта степень гомологии означает, что антисыворотка к IgG может быть направлена против детерминанты, общей и специфичной для всех представителей данного класса (например, для представителей класса IgG), в то время как другая созданная антисыворотка может быть специфична для детерминанты. обнаруживаемой только у одного из подклассов (например, у IgG2). Это отличие впервые было выявлено по антигенным характеристикам с использованием антител к различным γ-цепям. Подклассы IgG различаются своими химическими, а также, что более важно, биологическими свойствами, которые будут рассмотрены далее

Биологические свойства IgG

Присутствующий в сыворотке взрослого человека IgG составляет в ней примерно 15% общего белка (остальные белки представлены альбуминами, глобулинами и ферментами). Иммуноглобулин G примерно одинаково распространен во внутрисосудистом и внесосудистом пространствах.

За исключением подкласса IgG3, имеющего короткий функциональный цикл с периодом полураспада 7 сут, период полураспада IgG составляет примерно 23 сут, что представляет наибольший срок для иммуноглобулинов всех изотипов. Такое продолжительное присутствие в сыворотке делает IgG наиболее пригодным для пассивной иммунизации путем переноса антител. Интересно, что как только концентрация IgG в сыворотке увеличивается (как, например, при множественной миеломе или после введения очень больших концентраций IgG), повышается и уровень его катаболизма, а период полураспада IgG сокращается до 15 — 20 сут и даже меньше.

Недавние исследования дали четкое объяснение длительности выживания IgG по отношению к другим белкам сыворотки и уменьшению периода его полураспада при высоких концентрациях. Был обнаружен насыщаемый рецептор, который связывается с Fc-фрагментом IgG и защищает его (так называемый FcRp, или рецептор Брамбелла). Данный рецептор выявляется в клеточных эндосомах и избирательно возвращает в кровоток IgG из эндосом (например, после эндоцитоза иммунного комплекса антиген — антитело). На рис. 4.10 показано, как этот механизм позволяет очистить антитело IgG от антигена и собрать антиген для презентации без разрушения антитела. При высоком уровне содержания IgG FcRp-рецепторы насыщаются и делают катаболизм избыточного IgG таким же, как катаболизм альбумина или других изотипов Ig.

imyn29.jpgРис. 4.10. Рециркуляция IgG при использовании защитного рецептора (FcRp). Циркулирующий мономерный IgG с антигеном (иммунный комплекс) поступает в антигенпрезентирующую клетку посредством эндоцитоза. Внутри эндосомы комплекс связывается с FcRp; IgG и антиген разделяются, что позволяет IgG направиться к поверхности клетки для рециркуляции. Антиген расщепляется в лизосоме (процессинг антигена), и фрагменты его протеолиза в конечном счете экспрессируются на поверхности клетки в составе молекул МНС II класса

Агглютинация и формирование преципитата

Молекулы IgG могут вызывать агглютинацию, или склеивание антигенных частиц (нерастворимых), таких как микроорганизмы. Реакция IgG с растворимыми мультивалентными антигенами может привести к появлению преципитатов. Это свойство IgG имеет, несомненно, большое значение для выживания, поскольку нерастворимые комплексы антиген—антитело легко фагоцитируются и разрушаются фагоцитирующими клетками. Агрегацию молекул можно вызвать разными методами. Например, для очистки IgG используется метод спиртовой преципитации, а нагревание при +56 °С в течение 10 мин, используемое для инактивации комплемента, вызывает агрегацию IgG. Агрегированный IgG все еще сохраняет способность связываться с антигеном.

Многие свойства, приписываемые комплексам антиген—антитело, проявляет и агрегированный IgG (без антигена), например прикрепление к фагоцитирующим клеткам, а также активация комплемента или других биологически активных субстанций, способных нанести вред организму. Такую активацию объясняют соприкосновением Fc-доменов в процессе агрегации аналогично тому, как это происходит при формировании иммунного комплекса, индуцированного антигеном. Поэтому чрезвычайно важно, чтобы в пассивно переносимом IgG не было агрегированного IgG.

Прохождение через плаценту и абсорбция у новорожденных

Единственным классом иммуноглобулинов, способным проходить через плаценту и позволяющим матери передавать иммунитет плоду, является изотип IgG (за исключением подкласса IgG2). Переход через плаценту облегчается экспрессированными на плацентарных клетках рецепторами, защищающими IgG (FcRn). Недавно было показано, что FcRn идентичен рецептору, защищающему IgG (FcRp), обнаруженному в клеточных эндосомах. Анализ иммуноглобулинов у плода показал, что на 3—4-м месяце беременности резко возрастает концентрация IgG.

Этот IgG, несомненно, должен быть материнским, поскольку в таком возрасте плод еще не способен синтезировать иммуноглобулины. Затем в течение 5-го месяца беременности плод начинает синтезировать IgM и следовые количества IgA. Только начиная с 3—4-го месяца поле рождения, когда уровень полученного от матери IgG падает в результате катаболизма (период полураспада IgG 23 сут), ребенок начинает самостоятельно синтезировать антитела IgG. Таким образом, защита плода и новорожденного от инфекции обеспечивается почти исключительно за счет материнского IgG, который проходит через плаценту.

Было установлено, что прохождение через плаценту опосредуется Fc-фрагментом молекулы IgG; F(ab')2- и Fab-фрагменты IgG не проходят через плаценту. Интересно, что защищающий IgG рецептор (FcRn), экспрессированный на плацентарных клетках, короткое время суперэкспрессируется в тканях кишечника новорожденного. Абсорбция материнских IgG, содержащихся в молозиве кормящих матерей, достигается связыванием с этими рецепторами, обильно представленными в ткани кишечника. Рецептор FcRn перестает выявляться в ткани кишечника к возрасту 2 недели.

Кроме того что прохождение молекул IgG через плаценту обеспечивает плоду противоинфекционный иммунитет, оно также может обусловливать развитие гемолитической болезни новорожденных (эритробластоз плода). Данное заболевание вызывается материнскими антителами к эритроцитам плода. Материнские антитела IgG к Rh-антигену, производимые резус-отрицательной матерью, проходят через плаценту и атакуют эритроциты плода, экспрессирующие Rh-антигены (резус-положительные).

Опсонизация

Иммуноглобулин G является опсонизирующим антителом (от греч. opsoniazo — готовить пищу), способным за счет этого усиливать фагоцитоз. Он реагирует с эпитопами (например, экспрессируемыми микроорганизмами) посредством своих Fab-фрагментов, но именно Fc-фрагмент обусловливает опсонизационную способность IgG. Многие фагоцитирующие клетки, такие как макрофаги и ПМЯ фагоциты, экспрессируют мембранные рецепторы для Fc-фрагмента молекулы IgG. Эти клетки прикрепляются к покрытой антителами бактерии посредством Fc-рецепторов. Эффект сети заключается в закрытии по типу молнии поверхностной мембраны фагоцитирующей клетки вокруг микроорганизма по мере того, как рецепторы для Fc и Fc-фрагменты антител продолжают соединяться, вызывая окончательное поглощение и разрушение микроорганизма (рис. 4.11).

imyn30.jpgРис. 4.11. Фагоцитоз частицы, покрытой антителами

Антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность

Молекулы IgG играют важную роль в антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности (АЗКЦ). При этой форме цитотоксичности Fab-фрагмент связывается с клеткой-мишенью, будь это микроорганизм или опухолевая клетка, а Fc-фрагмент — со специфичными для него рецепторами, которые обнаруживаются на некоторых больших гранулярных лимфоцитах, называемых натуральными киллерами. С помощью этих механизмов молекулы IgG направляют клетки-киллеры на их мишень, а те уничтожают ее не путем фагоцитоза, а с помощью различных высвобождаемых ими субстанций.

Активация комплемента

Если упомянуть об этом вкратце, комплемент представляет собой набор белков плазмы, способных активироваться, связываясь с определенными патогенами или антителом (например, патогенспецифичными антителами). Активацию комплемента часто описывают как серию каскадных ферментативных реакции, приводящих к появлению специфических компонентов комплемента, которые помимо других важных иммунологических феноменов вызывают опсонизацию и фагоцитоз вторгшихся микроорганизмов, а также прямой лизис организма-агрессора.

Структурные свойства ранних компонентов комплемента, участвующих в каскаде активации, в котором задействованы антитела, определяют классы антител, с которыми будет связываться комплемент.

Молекула IgG способна активировать систему комплемента. Это приводит к высвобождению некоторых важных биологически активных молекул и вызывает лизис, если антитело соединено с антигеном на поверхности клетки. Некоторые из компонентов комплемента также являются опсонинами; они связываются с антигеном-мишенью и таким образом направляют фагоциты, несущие рецепторы, специфичные для этих опсонинов, фокусируя их фагоцитарную активность на антигене-мишени.

Другие компоненты, получающиеся при активации комплемента, являются хемотаксическими; в частности, они привлекают фагоцитарные клетки. В целом, активация комплемента IgG обладает огромным биологическим воздействием на организм и антиген-мишень, будь то живая клетка, микроорганизм или опухолевая клетка.

Нейтрализация токсинов

Молекулы IgG являются антителами, способными нейтрализовать токсины, такие как столбнячный и ботулинический, и инактивировать яды, например змеи или скорпиона. В связи со способностью молекулы IgG нейтрализовать подобные яды (в основном за счет блокирования их активных участков) и относительно большим периодом полураспада антитела этого изотипа лучше подходят для пассивной иммунизации (т.е. переноса антител) против токсинов и ядов.

Иммобилизация бактерий

Молекулы иммуноглобулинов эффективно обездвиживают различные подвижные бактерии. Взаимодействие антител с ресничками и жгутиками, находящимися на некоторых микроорганизмах, вызывает их слипание, что препятствует движению и предотвращает распространение и проникновение микробов в ткани.

Нейтрализация вирусов

Антитела IgG эффективно нейтрализуют вирус.

Одним из механизмов нейтрализации является прикрепление антител к антигенным детерминантам, присутствующим на различных участках ви русной оболочки, среди которых имеются участки, используемые вирусом для прикрепления к клетке-мишени. Ингибирование места прикрепления вируса эффективно прекращает инфекцию Считается, что другие антитела ингибируют пенетрацию вируса или сбрасывание вирусной оболочки, необходимое для высвобождения вирусной ДНК или РНК, требующейся для развития инфекции.

Разнообразие функций молекулы IgG делает ее очень важной в иммунном ответе. Ее большая важность подтверждается теми случаями иммунодефицита, при которых индивидуум не способен синтезировать молекулы IgG. Такие индивидуумы подвержены инфекциям, способным привести к токсемии и смерти.

Структурные свойства IgM

Как показано далее в этой главе, IgM является первым иммуноглобулином, продуцируемым после иммунизации. Его название связано с тем, что впервые он был описан как макроглобулин (М), обладающий большой молекулярной массой (900000 Да) Он обладает коэффициентом седиментации 19S и дополнительным Сн-доменом. По сравнению с молекулой IgG, состоящей из одной четырехцепочечной структуры, молекула IgM представлена в виде пентамера, состоящего из пяти таких единиц, каждая из которых состоит из двух легких и двух тяжелых цепей, скрепленных вместе дополнительными дисульфидными мостиками между их Fc-фрагментами и полипептидной цепью, называемой J-цепью.

Эта цепь, которая подобно легким и тяжелым цепям синтезируется в В-клетках или плазматических клетках, обладает молекулярной массой 15000 Да. Подобная пентамерная организация IgM, удерживаемая дисульфидными мостиками, распадается после умеренного воздействия такого редуцирующего агента, как меркаптоэтанол.

Любопытно, что каждая пентамерная молекула IgM, как оказалось, пятивалентна (т.е. содержит пять антигенсвязывающих участков), а не десятивалентна, что можно предположить благодаря наличию 10 Fab-фрагментов, содержащихся в пентамере. Это относительное уменьшение валентности, возможно, является результатом конформационных ограничений, обусловленных полимеризацией.

Известно, что пентамерный IgM обладает плоской конфигурацией, в которой каждый из его Fab-фрагментов не может раскрыться полностью в момент связывания с антигеном, как это происходит у IgG, поскольку этому препятствуют прилегающие Fab-фрагменты. Таким образом, любой крупный антиген, связанный с одним Fab-фрагментом, может не допустить связывания с антигеном участка, находящегося рядом, что превращает молекулу в пятивалентную (или даже еще меньшей валентности).

Биологические свойства IgM

Иммуноглобулин М, присутствующий в сыворотке взрослого человека, обнаруживается в основном в сосудистом русле. Период полураспада молекулы IgM составляет приблизительно 5 сут. В отличие от IgG антитела IgM не отличаются многофункциональностью; они плохо нейтрализуют токсины и неэффективны при нейтрализации вирусов. Молекулы IgM также обнаруживаются на поверхности зрелых В-лимфоцитов вместе с IgD (см. далее), где они служат антигенспецифичными рецепторами (BCR). После активации В-клетки, которая следует после связывания BCR антигеном, может произойти переключение класса и начнут секретироваться и экспрессироваться другие изотипы мембранных иммуноглобулинов (например, IgG).

Благодаря своей пентамерной форме IgM являются антителами, связывающими и активирующими комплемент. В отличие от иммуноглобулинов других классов даже одна молекула IgM, связавшаяся с антигеном по крайней мере в двух Fab-фрагментах, может инициировать каскадную активацию комплемента, что делает этот иммуноглобулин наиболее эффективным для запуска опосредованного комплементом лизиса микроорганизмов и других клеток. Это свойство IgM при том, что антитела этого класса первыми продуцируются после иммунизации или инфекции, делает их очень важными для обеспечения первой линии иммунологической защиты на ранних этапах бактериальных инфекций.

Антитела IgM не проходят через плаценту. Однако поскольку они являются единственным классом иммуноглобулинов, синтезируемым плодом, начиная примерно с 5-го месяца гестации, повышенные уровни содержания IgM указывают на врожденную или перинатальную инфекцию.

Антитела IgM синтезируются после иммунизации или контакта с Т-независимыми антигенами в значительном количестве и у детей, и у взрослых. Иммуноглобулин М — первый изотип, который синтезируется после иммунизации (рис. 4.12). Поэтому повышенный уровень IgM обычно указывает или на недавно развившуюся инфекцию, или на недавний контакт с антигеном.

imyn31.jpgРис. 4.12. Кинетика антительного ответа

Агглютинация

Молекулы IgM являются эффективными агглютинирующими антителами. Благодаря своей пентамерной форме антитела IgM могут формировать макромолекулярные мостики между эпитопами, настолько отдаленными друг от друга, что эти эпитопы не могут быть связанными более мелкими антителами IgG. Более того, благодаря своей пентамерной форме и множественной валентности антитела IgM являются особенно подходящими для связывания с антигенами, которые содержат повторяющиеся структуры одной и той же антигенной детерминанты, как в случае с полисахаридными антигенами или клеточными антигенами, которые во множестве экспрессируются на клеточных поверхностях.

Изогемагглютинация

К антителам IgM относятся изогемагглютинины — встречающиеся в норме антитела против эритроцитарных антигенов групп крови АВО. Считается, что эти антитела возникают в результате иммунизации, осуществляемой бактериями, находящимися в респираторном и желудочно-кишечном трактах. Эти бактерии несут детерминанты, сходные с олигосахаридами, определяющими группу крови по системе АВО. Таким образом, без установленной предварительной иммунизации люди с группой крови 0 имеют изогемагглютинины к антигенам А и В; люди с группой крови А имеют антитела к антигенам В, а люди с антигеном В имеют антитела к антигену А.

Индивидуум с группой крови АВ не имеет антител ни анти-А, ни анти-В. К счастью, IgM-изогемагглютинины не могут проникать через плаценту, и несовместимость по группам крови АВО между матерью и плодом не представляет угрозы для плода. Однако трансфузионные реакции, возникающие при АВО-несовместимости, когда изогемагглютинины реципиента реагируют с донорскими эритроцитами, могут иметь катастрофические последствия.

Структурные и биологические свойства IgA

Основным иммуноглобулином, обнаруживаемом в выделяемых наружных секретах, таких как слюна, слизь, пот, желудочный сок и слезы, является IgA. Более того, он является основным иммуноглобулином, находящимся в молозиве кормящих матерей, и может стать основным средством защиты кишечника в первые несколько недель после рождения. Молекула IgA состоит из двух легких или κ-, или λ-цепей, а также двух тяжелых α-цепей. Причем ос-цепь несколько больше, чем γ-цепь. Молекулярная масса мономерного IgA составляет примерно 165000 Да, а коэффициент седиментации — 7S. При электофорезе сывороточных глобулинов IgA смещается в «медленную» β- или «быструю» γ-область. Димерный IgA обладает молекулярной массой 400000 Да.

В классе IgA содержатся два подкласса: IgA1 (93 %) и IgA2 (7 %). Интересно, что если учитывать продуцируемый IgA на всех слизистых поверхностях (респираторный, желудочно-кишечный и мочевыводящий тракты), то в количественном отношении он становится основным иммуноглобулином.

У сывороточного IgA период полураспада составляет 5,5 сут. Находящийся в сыворотке IgA является преимущественно мономерным (одна четырехцепочечная структура) и, вероятно, высвобождается до димеризации, таким образом теряя способность связываться с секреторным компонентом. Биологическая ценность секреторного IgA очень высока, но о функции сывороточного IgA известно мало.

В основном IgA присутствует не в сыворотке, а в секретах организма, таких как слезы, слюна, пот и слизь, в которых он выполняет важную биологическую функцию, являясь, например, частью MALT. В секрете слизистых оболочек IgA существует в виде димера и состоит из двух четырехцепочечных единиц, соединенных той же объединяющей (J) цепью, которая присутствует и в молекулах IgM.

Плазматические клетки, секретирующие IgA, синтезируют молекулы IgA и J-цепи, формирующие димеры. Такие плазматические клетки преимущественно располагаются в соединительной ткани, называемой lamina propria (собственная пластинка), находящейся непосредственно под базальной мембраной многих участков эпителия (например, в околоушных железах, ворсинках кишечника, слезных железах, лактирующих молочных железах или под слизистой оболочкой бронхов). Когда эти димерные молекулы высвобождаются из плазматических клеток, они соединяются с поли-Ig-рецептором, экспрессируемым на базальной мембране тесно прилегающих друг к другу эпителиальных клеток.

Рецептор транспортирует IgA-димеры через эпителиальные клетки и высвобождает их во внеклеточные жидкости (например, в просвет кишечника или бронха). Высвобождению способствует ферментативный гидролиз поли-Ig-рецептора, причем большой фрагмент этого рецептора молекулярной массой 70000 Да (называемый секреторным компонентом) остается связанным с Fc-фрагментом димерной молекулы IgA (рис. 4.13).

imyn32.jpgРис. 4.13. Транспорт димерного IgA через эпителий. Плазматические клетки в непосредственной близости к эпителиальным базальным мембранам в кишечнике, легочном эпителии, а также слизистых оболочках слюнных, слезных и лактирующих молочных желез высвобождают димерный IgA. Иммуноглобулин А связывается с поли-lg-рецептором, и этот комплекс транспортируется в образовавшейся везикуле через клетку. Поли-lg-рецептор отщепляется от комплекса у апикальной поверхности, чтобы высвободить IgA из клетки. Покинув клетку, пентамерный фрагмент поли-lg-рецептора, называемый секреторным компонентом, остается связанным с димерным IgA и, как полагают, защищает антитело в просветах некоторых органов, соединенных с внешней средой

Данный секреторный компонент помогает защитить димерный IgA от протеолитического расщепления. Следует заметить, что секреторный компонент также связывается с пентамерным IgM и в небольших количествах транспортирует его к поверхности слизистых оболочек.

Действие IgA при инфекциях слизистых оболочек

В связи с тем что секреторный IgA находится в содержимом таких секретов, как слюна, моча и желудочный сок, он играет важную роль в качестве первой линии иммунологической защиты против локальных респираторных и желудочно-кишечных инфекций. Считается, что его защитный эффект обусловлен способностью предотвращать прикрепление вторгающихся микроорганизмов к эпителиальной поверхности или прохождение сквозь нее. Например, в случае холеры патогенный микроорганизм прикрепляется к клеткам, выстилающим ЖКТ, в котором вибрионы выделяют свой экзотоксин, ответственный за все симптомы заболевания, но никогда не проникает сквозь них.

Антитела IgA, которые могут предотвратить прикрепление микроорганизма к клеткам, таким образом обеспечивают защиту от патогена. Можно сказать, что для защиты от локальных инфекций гораздо более эффективны такие способы иммунизации, которые приводят к местной продукции IgA, чем вызывающие преимущественное поступление антител в кровь.

Бактерицидная активность

Молекула IgA не содержит рецепторов для комплемента, поэтому он не является комплементактивирующим или комплементсвязывающим иммуноглобулином. Соответственно, IgA не индуцирует комплементзависимый лизис бактерий. Однако было показано, что IgA обладает бактерицидной активностью против грамотрицательных микроорганизмов, но только в присутствии лизоцима, который содержится в тех же секретах, в которых находится и секреторный IgA.

Противовирусная активность

Секреторные IgA являются эффективными противовирусными антителами, предотвращающими проникновение вирусов в клетки. Кроме того, они также являются и эффективными агглютинирующими антителами.

Структурные и биологические свойства IgD

Молекула IgD состоит из двух легких κ- или λ-цепей и двух тяжелых δ-цепей. Иммуноглобулин D является мономером молекулярной массой 180000 Да и коэффициентом седиментации 7S. При электрофорезе он смещается в «быструю» γ-область сывороточных глобулинов. Какие-либо аллотипы тяжелых цепей или подклассы молекул IgD не известны.

Иммуноглобулин D присутствует в сыворотке в незначительных концентрациях, которая при этом постоянно меняется, вероятно, потому что он не секретируется плазматическими клетками, а также потому что по сравнению с другими иммуноглобулинами чрезвычайно подвержен протеолитической деградации. Кроме того, после активации В-клетки транскрипция белка тяжелой δ-цепи быстро подавляется; этот феномен позволяет объяснить низкий уровень содержания IgD в сыворотке.

Иммуноглобулин D коэкспрессируется вместе с IgM на поверхности зрелых В-клеток и подобно IgM действует как антигенспецифичный BCR. Его присутствие служит показателем дифференцировки В-клеток в более зрелую форму. Поэтому во время онтогенеза В-клеток экспрессия IgD идет вслед за экспрессией IgM.

Хотя функция IgD до конца не изучена, экспрессия мембранного IgD, похоже, взаимосвязана с удалением В-клеток, способных производить аутоантитела. Таким образом, в период развития основная биологическая значимость IgD может заключаться в «глушении» аутореактивных В-клеток. У зрелых В-клеток IgD является антигенсвязывающим поверхностным иммуноглобулином вместе с коэкспрессируемым IgM.

Структурные и биологические свойства IgЕ

Молекула IgE состоит из двух легких (κ- или λ-) и двух тяжелых цепей (ε). Как и молекула IgM, IgE имеет дополнительный Сн-домен. Иммуноглобулин Е обладает молекулярной массой примерно 200000 Да и коэффициентом седиментации 8S. При электрофорезе он смещается в «быструю» γ-область сывороточных глобулинов. До настоящего времени ни о каких аллотипах в отношении тяжелых цепей, ни о подклассах IgE не сообщалось.

Важность IgE при паразитарных инфекциях и реакциях гиперчувствительности

У IgE, также называемых антителами-реагинами, период полураспада в сыворотке составляет 2 сут. Это самый короткий срок среди иммуноглобулинов всех классов. Его концентрация в сыворотке является наименьшей среди всех иммуноглобулинов. Такой уровень содержания отчасти обусловлен низкой скоростью синтеза и исключительной способностью Fc-фрагмента IgE, содержащего дополнительный Сн-домен, связываться с высокой степенью аффинности с рецепторами (Fcε-рецепторами), находящимися на тучных клетках и базофилах.

Однажды связавшись с этими высокоаффинными рецепторами, IgE может удерживаться на клетках неделями и месяцами. При повторном появлении антиген взаимодействует с Fab-фрагментами IgE, закрепленными на этих клетках, приводя к перекрестному связыванию. Клетки при этом активируются и высвобождают содержимое своих гранул: гистамин, гепарин, лейкотриены и другие фармакологически активные соединения, запускающие реакции гиперчувствительности немедленного типа. Такие реакции могут быть умеренными, как при укусе комара, или тяжелыми, как в случае бронхиальной астмы; они могут приводить даже к общей анафилактической реакции, способной вызвать смерть в течение нескольких минут.

Иммуноглобулины Е не являются агглютинирующими или активирующими комплемент антителами, однако играют важную роль в защите от некоторых паразитов, таких как гельминты (черви). Защита достигается за счет активации той же самой острой воспалительной реакции, которая наблюдается при патологических формах реакции гиперчувствительности немедленного типа. Повышенные уровни IgE в сыворотке наблюдаются при инфекции, вызванной аскаридами. Действительно, иммунизация аскаридным антигеном индуцирует образование IgE.

Р.Койко, Д.Саншайн, Э.Бенджамини

medbe.ru

Антитела изотипы - Справочник химика 21

Рис. 162. Схематичное строение молекулы антитела IgG 1 человека 1 — идиотин, 2 — изотип, 3 — аллотип, Па — расщегмение папаином, F — фрагмент, Fd — фрагмент, С — константная область, У — углевод, V — вариабельная область, Н — тяжелая цепь, L — легкая Рис. 162. Схематичное <a href="/info/4829">строение молекулы</a> антитела IgG 1 человека 1 — идиотин, 2 — изотип, 3 — аллотип, Па — расщегмение папаином, F — фрагмент, Fd — фрагмент, С — <a href="/info/509228">константная область</a>, У — углевод, V — <a href="/info/199782">вариабельная область</a>, Н — <a href="/info/104561">тяжелая цепь</a>, L — легкая
    Каким же образом антитела изотипов G, М и А участвуют в уничтожении чужого  [c.71]

    Именно агрегированные антитела служат активатором каскадного механизма комплемента. Молекулярные детали этой первой ступени биохимического каскада до конца не расшифрованы, но многое уже известно. Белок С1, один из составных элементов системы комплемента, первым вовлекается в реакцию. Происходит связывание С1 с F -фрагментами агрегированных антител изотипов IgG или IgM. [c.76]

    Для иллюстрации современного этапа изучения регуляторных процессов в иммунитете можно привести некоторые сведения о регуляции синтеза антител изотипа IgE (рис. 37). Предложенная схема преднамеренно упрощена. Рассмотрено лишь несколько типов лимфоидных клеток, взаимодействующих на заключительных Стадиях продукции IgE. Каскад клеточных взаимодействий запускают повышенные концентрации IgE. Антитела этого изотипа действуют на В-лимфоциты, продуцирующие IgE. Их действие опосредуется мембранными рецепторами для F -фрагмента IgE (F R). Под влиянием IgE В-клетки, несущие F R, начинают вырабатывать три регуляторных медиатора — EIR , FIT и FIT (сохранены англоязычные названия факторов и соответствующие аббревиатуры). [c.98]

    Константные области Н-цепей (С ) также различаются, но эти различия не влияют на DR. Итак, полученный в результате перестроек Уц-сегмент может соединиться с каким-нибудь Сц-сегментом ц, 5, у, е или а. В зависимости от этого возникают антитела изотипов IgM, IgD, IgG. IgE и IgA соответственно. Прежде чем пытаться понять, как образуются Н-цепи с разными Сц-областями, рассмотрим дифференцировку В-клеток. Кроме всего прочего, это поможет нам понять, почему в ответ на один антиген иммунной системой продуцируется огромное количество специфических антител. [c.289]

    В данном разделе рассматриваются условия полноценной продукции антител В-клетками, функциональная активность антител различных изотипов, роль системы комплемента в гуморальном иммунном ответе. [c.239]

    Данные об участии различных цитокинов в продукции антител разных изотипов суммированы в табл. 9.5. [c.248]

    Таким образом, участие хелперных Т-клеток в гуморальном иммунном ответе имеет двойное проявление во-первых, они инициируют пролиферацию и дифференцировку распознавших антиген В-клеток и, во-вторых, оказывают прямое действие на переключение синтеза антител с одного изотипа на другой. [c.248]

    Эффекторная функция различных изотипов антител [c.253]

    Три основных проявления активности антител — нейтрализация, опсонизация и активация системы комплемента, — направлены на выполнение единой задачи — изоляцию и уничтожение патогена. Независимо от принадлежности антител к тому или иному изотипу, все они характеризуются строгой специфичностью по отношению к антигену, вызвавшему их образование. Различия по изотипам касаются константной части молекулы иммуноглобулинов. Именно эта часть молекулы в зависимости от конкретной иммунологической ситуации мобилизует комплекс реакций, направленных на завершение иммунного процесса — окончательное выведение чужеродного антигена из организма. [c.253]

    Наиболее обычными воротами инфекции являются слизистые покровы дыхательного, уро-генитального, пищеварительного трактов. Раневое повреждение кожи, укусы насекомых, случайные уколы создают угрозу проникновения возбудителя инфекций непосредственно в кровоток. Во всех этих случаях чужеродные антигены инициируют развитие иммунного ответа или взаимодействуют с предсуществующими антителами. В зависимости от места проникновения антиген сталкивается преимущественно с различными изотипами антител. При этом подчас место вхождения патогена и лимфоидная ткань, где образуются антитела, удалены в организме друг от друга. Антитела, чтобы попасть в локальный очаг проникновения антигена, должны преодолеть эпителиальные барьеры. [c.253]

    Первыми при иммунном ответе образуются 1 М. По времени возникновения их называют еще ранними антителами. Этот изотип иммуноглобулинов характеризуется относительно низкой аффинностью, поскольку он не подвергался селекции в лимфоидной ткани, для которой требуется определенное время — около 5-6 дней от начала вступления в реакцию активированных В-клеток. [c.253]

    Обычное место действия IgM — кровоток, однако при повышении проницаемости сосудов под влиянием вазоактивных соединений антитела данного изотипа могут проникать в места локальной концентрации антигена. [c.254]

    Антитела других изотипов (IgG, IgA, IgE), имея меньший молекулярный вес и соответствующие молекулярные механизмы взаимодействия с эпителиальными клетками (см. ниже), значительно легче преодолевают клеточные барьеры и достаточно широко распространяются по организму из мест синтеза. Другой отличительной чертой антител этих изотипов является их большая по сравнению с IgM аффинность. Как отмечалось выше, два процесса — переключение внутриклеточного синтеза иммуноглобулинов с одного изотипа на другой и селекция клонов по признаку наибольшего сродства к антигену — требуют времени, но при этом потеря времени компенсируется у рассматриваемых изотипов повышением аффинности и проницаемости через эпителий, что говорит об их большей функциональной активности. [c.254]

    Начало интоксикации связано со способностью токсинов взаимодействовать с соответствующими рецепторами на поверхности клеток-мишеней. Этому процессу противодействуют высокоаффинные, нейтрализующие антитела, относящиеся к IgG- и IgA-изотипам. Первые нейтрализуют токсин во внеклеточном пространстве внутренних тканей организма, вторые — на слизистых поверхностях, имеющих контакт с внешней средой. [c.256]

    По мере развития гуморального иммунного ответа от момента распознавания антигена до наиболее активной продукции антител происходит по крайней мере два важных события переключение синтеза антител с одного изотипа на другой и повышение аффинности синтезируемых антител. Местом развития этих событий являются вторичные фолликулы, или зародышевые центры лимфоидной ткани. На периферии фолликула происходит распознавание антигена В-клетками и его представительство на поверх- [c.264]

    Параллельно отбору на степень сродства антигенраспознающих рецепторов В-клеток к тому или иному антигену синтеза антител переключается с одного изотипа на другой. Процесс переключения реализуется при участии цитокинов, продуцируемых в основном хелперными Т-клетками. При этом индукция одного из изотипов происходит при одновременном ингибировании других, так что в данный конкретный момент развития иммунного ответа секретируется только один из возможных изотипов. [c.265]

    В-система иммунитета, осуществляющая гуморальный иммунный ответ, представлена костным мозгом (основным местом дифференцировки В-клеток), В-клетками разной степени зрелости и способности к продукции различных изотипов иммуноглобулинов, антителами (иммуноглобулинами) и поверхностными ан-тигенраспознающилш рецепторами ( ) (гл.8). [c.28]

    В-система иммунитета включает костный мозг в качестве центрального органа иммунитета, В-клетки, обеспечивающие продукцию антител, различные классы (изотипы) антител. [c.450]

    Возможно разностороннее применение метода титрование АТ, исследование специфичности и изотипа образующихся в процессе иммунного ответа антител. Лабораторная система скрининга МКА [c.27]

    У амфибий, как и у рыб, воспроизводится феномен гаптен— носитель, в котором именно Т-клетки с хелперной активностью распознают носитель. Анализ взаимодействия Т- и В-клеток у амфибий обогащен данными о роли антигенов гистосовместимости в клеточной кооперации. Феномен гаптен—носитель был проанализирован, в частности, у лягушки Xenopus laevis в опытах с разделенными на нейлоновой вате Т-клетками, примированными к носителю, и В-клетками, примированными к гаптену. Антитела изотипа IgY, которые являются высокотимусзависимыми, и высокоаффинные IgM-антитела обнаруживались в Т-В-клеточной культуре только в условиях идентичности гаплотипов взаимодействующих клеток. [c.430]

    Антигенраспознающие рецепторы В-клеток были обнаружены достаточно легко, в основном с помощью антииммуноглобу-линовых антител, меченных либо радиоактивными химическими элементами, либо флюоресцеином. Иммуноглобулины всех изотипов имеют как секреторную, свободно накапливающуюся в жидкостях организма, так и мембранную (рецепторную), экспресси- [c.80]

    В течение обычного инфекционого процесса концентрация TI-1-антигенов незначительна. В силу этого будут активироваться только те В-клетки, которые имеют соответствующий антигенраспознающий рецептор, а продуцируемые антитела будут взаимодействовать только с TI-1-антигеном. Такой ответ развивается к ряду внеклеточных инфекций, причем он формируется быстрее, чем Т-зависимый иммунный ответ, так как не требует времени на созревание антигенспецифических хелперных Т-клеток. Скорость ответа сопряжена с несовершенством самого ответа. Он действительно напоминает скорую помощь в самом начале развития инфекции. ТЫ-антигены, действуя самостоятельно, не способны индуцировать переключение синтеза антител с одного изотипа на другой, не оказывают влияния на повышение аффинности антител, не создают клеток памяти. Все эти процессы требуют хелперных Т-клеток. [c.243]

    Переключение синтеза изотипов. По мере развития гуморального иммунного ответа синтез антител переключается с одного изотипа на другой при сохранении их исходной специфичности. В самом начале иммунного ответа доминирующим изотипом является IgM. В очень незначительном количестве предстаатен IgD. Позднее, по мере развития антителогенеза происходит замена синтеза IgM на синтез IgG, IgA и IgE. Эти изменения в преимущественном синтезе того или иного изотипа не наблюдаются у индивидуумов с дефектом экспрессии С040-лиганда, принимающего участие в контакном взаимодействии хелперных Т-клеток с В-лимфо-цитами. При подобной форме иммунодефицита наблюдается необычно высокое содержание IgM в сыворотке крови на фоне отсутствия продукции иммуноглобулинов иных изотипов. Активная продукция IgM при недостатке Т-клеточной помощи может быть связана с ответом В-клеток на тимуснезависимые антигены. В то же время эти клинические наблюдения дополнительно демонстрируют, что для сбалансированной продукции различных классов антител необходимо включение в ответ хелперных Т-клеток. [c.248]

    Повышение аффинности антител в процессе формирования им-мунного ответа. По мере развития иммунного ответа происходит не только переключение синтеза антител с одного изотипа на другой, но и повышается аффинность (сродство) этих антител к тому антигенному эпитопу, который вызвал их образование. Константа диссоциации ранних антител на два-три порядка выше, чем у [c.248]

    Овцы, как н кролики, дают хорошие титры антител к Ig человека всех классов. От овец получены преципитирующие антисыворотки, специфичные к подклассам IgG человека, что, по-видимому, свидетельствует о способности этих животных распознавать тонкие структурные различия иммуноглобулинов других млекопитающих. Обычно от овцы и кролика получают одинаково хорошую антисыворотку к изотипам иммуноглобулинов крыс и мышей, а кроме того, как от филогенетически отдаленных видов, и к иммуноглобулинам друг друга. Например, в методах с использованием первых антител кроличьего происхождения вторыми антителами могут быть иммуноглобулины овцы к иммуноглобулину кролика, и наоборот. Очищенные с помощью аффинной хроматографии кроличьи и овечьи антитела стабильны при хранении. В дополнение ко всему вышесказанному Fab- и Р( аЬ)2-фрагменты могут быть получены из овечьих и кроличьих антител по хорошо описанной и легко воспроизводимой методике [И], [c.42]

    Низкая аффинность IgM компенсируется количеством антигенсвязывающих участков (активных центров) у молекул данного изотипа. Десять антигенсвязывающих участков и высокая подвижность Fab-фрагментов обеспечивают достаточно эффективное многоточечное взаимодействие IgM с корпускулярными, в частности с бактериальными антигенами. Помимо антигеннейтрализующей активности антитела данного изотипа являются сильными активаторами системы комплемента, что также усиливает их роль в изоляции патогена. [c.254]

    Тучные клетки активируются в результате взаимодействия их F -рецептора с IgE. В отличие от рецепторов к F -фрагментам других изотипов антител реакция взаимодействия F eRI тучных клеток с IgE характеризуется высокой аффинностью. Однако такая аффинность рецепторного взаимодействия не является гарантией активации тучных клеток. Она происходит только в тех случаях, когда антиген способен за счет перекрестного сцепления образовать иммуноглобулиновые агрегаты на клеточной поверхности. Только после этого тучные клетки начинают секрецию содержимого своих гранул, что и является началом воспалительной реакции. Секретируемые из гранул вазоактивные амины гистамин и серотонин являются причиной локального увеличения кровотока и проницаемости сосудов, что немедленно приюдит к накоплению жидкости в окружающей ткани и выходу клеток крови, таких как полиморфноядерные лейкоциты. На коже этот ответ реально проявляется в виде покраснения и зуда. [c.259]

    У млекопитающих гуморальный иммунный ответ на большинство антигенов (тимусзависимых антигенов) включает несколько этапов. Это — презентация антигена в иммуногенной форме на поверхности фагоцитирующих клеток, распознавание антигена Т-и В-лимфоцитами, антигензависимая дифференцировка В-клеток до продуцирующих антитела плазмоцитов, переключение синтеза одного изотипа антител на другой, формирование клеток памяти (гл.9). Не все из исследованных групп животных, принадлежащих к различным таксонам, способны к реализации этих антигензави-симых процессов в равной степени (табл. 20.5). [c.432]

    По мере развития гуморального иммунного ответа от момента распознавания антигена до наиболее активной продукции антител происходят по крайней мере два важных события переключение синтеза антител с одного изотипа на другой и повышение аффинности синтезируемых антител. Местом развития этих событий являются вторичные фолликулы, или зародьпиевые центры. Именно здесь в процесс функционального со февания В-лимфоцитов вступают два типа клеток — дендритные клетки фолликулов и хелперные D4 Т-клетки. Первые из них обеспечивают отбор В-клеток на повышенную аффинность, вторые — переключение синтеза антител. В результате вступления данных клеточных типов в иммунный ответ окончательно завершается процесс дифференцировки В-клеток — формируются плазмоциты, активно продуцирующие антитела высокой аффинности, и образуются клетки памяти. [c.451]

    В настоящее время в основном получают гибридомы, синтезирующие моноклональные антитела мышиных или крысиных изотипов. Выбор животных определяется наличием соответствующих миеломных линий. Однако мышиные моноклональные антитела не всегда можно применять в медицинских целях. Для получения изотипов человека были сделаны попытки гибридизации крысиных миелом с [c.166]

    После того как идентифицирован изотип, можно определить количество иммуноглобулина, продуцируемого гибридомой. Соответствующую типирующую антисыворотку смешайте с агаром (табл. 4.14). Добавьте концентрированный раствор супернатап-та гибридомы в лунку для антигена в агаровом слое. По мере диффузии антигена из лунки в агар вокруг лунки образуется кольцо преципитата антиген-антитело. Измерьте диаметр кольца и по стандартной кривой определите количество внесенного в лупку антигена. После получения агаровых пластинок присту- [c.157]

    Изотипические детерминанты. Для выявления этих детерминант получают антитела, иммунизируя соответствующими иммуноглобулинами данного вит,а особей другого биологического вида. Тем самым выявляются различия в строении соответствующих иммуноглобулинов донора и реципиента. Из этого вытекает, что чем более удалены друг от друга на эволюционной лестнице донор и реципиент, тем большее число изотипических детерминант удастся выявить в иммуноглобулине донора. Так, для наиболее полного анализа изотипа иммуноглобулинов млекопитающих следует получать антитела против них, иммунизируя птиц. На практике однако чаще используют анти-изотипические сыворотки млекопитающих. При этом для анализа того или иного иммуноглобулина целесообразно использовать антисыворотки от различных в видовом отношении реципиентов. Видовые различия в ответе на изотипическне детерминанты отчетливо видны из следующего примера при иммунизации козы IgG кролика образуются почти исключительно антитела против детерминант F -участка молекулы при иммунизации тем же белком осла образуется примерно равное количество антител против Fab- и F -участков молекулы. [c.76]

    Таким образом, антисыворотка против детерминант, строго характеризующих данный изотип иммуноглобулина, т. е. уникальные для иммуноглобулина данного класса (подкласса) видовые особенности, содержит антитела, реагирующие с детерминантами С-концевой половины тяжелой цепи . Такую антисыворотку называют моноспеци-4>ической. [c.77]

    Кроме анти- 1 способностью подавлять продукцию иммуноглобулинов всех других классов обладают только антитела против IgD. Последние оказывают иммуносу-прессивный эффект при введении новорожденным животным. Это не удивительно, если принять во внимание, что клетки новорожденных экспрессируют одновременно рецепторы изотипов М и D. Что касается антител против IgG (аити-у) или IgA (анти-а), то они вызывают подавление продукции иммуноглобулинов только того изотипа, против которого они направлены. [c.197]

chem21.info

классы, субклассы, изотипы, аллотипы, идиотипы. Закономерности биосинтеза.

Антитела - иммуноглобулины, специфически взаимодействующие с определенным антигеном, продуцируемые В-лимфоцитами (плазматическими клетками).

Мономеры иммуноглобулинов состоят из двух тяжелых (Н-цепи) и двух легких (L-цепи) полипептидных цепей, связанных дисульфидной связью. Эти цепи имеют константные (С) и вариабельные (V) участки.

Папаин расщепляет молекулу иммуноглобулина на два одинаковых антигенсвязывающих фрагмента - Fab (Fragment antigen binding) и Fc (Fragmenl crislalhzable).

  • Антигенсвязывающий участок (активный центр антител) Fab-фрагмента иммуноглобулина, образован гипервариабельными участками Н- и L-цепей; он связывает эпитопы антигена. В активном центре имеются специфичные комплементарные участки к определенным антигенным эпитопам.

  • Fc-фрагмент взаимодействует с Fc-рецепторами многих клеток: эндотелия, дендритных клеток, макрофагов, нейтрофилов, естественных киллеров, В- и Т-лимфоцитов, тучных клеток и др. и фиксирует комплемент, обеспечивает транспорт Ig через биологические мембраны (Ig G через плаценту).

  • Шарнирная область молекулы иммуноглобулина: обеспечивает возможность активным центрам иммуноглобулина взаимодействовать с эпитопами антигена на разном расстоянии и на разном уровне, открывается рецептор для C1q (в области Ch3-домена).

Домены - гомологичные участки (примерно 110 амк), имеющие сходную пространственную организацию, скрепленные дисульфидной связью и обладающие автономными функциями. В каждой легкой цепи 2 домена (один вариабельный и один константный). В каждой тяжелой цепи 5 доменов (один вариабельный и 4 константных). Есть вариабельные (VL, VH) и константные домены(CL, Ch2, Ch3, Ch4, Ch5, CH5). В СН2-домене находится комплементсвязывающий участок.

Легкие цепи в молекулах иммуноглобулинов пред­ставлены 2 изотипами — лямбда и каппа, которые различаются по химическому составу как вариабельных, так и константных участков, 2/3 молекул Ig имеют каппа-цепи.

Тяжелые цепи иммуноглобули­нов подразделены на 5 изотипов (гамма, мю, альфа, бета, эпсилон), которые опреде­ляют их принадлежность к одному из 5 классов иммуноглобу­линов: G, M, A, D, Е соответственно. Они отличаются друг от друга физико-химическими особенностями и биологическими свойствами.

Аллотипы – вариации их строения у разных индивидумов. Обусловлены разными аллелями соответствующих генов, чаще константных доменов тяжелых и легких цепей. Выделяют 3 типа: Gm, Km, Am

Изотипы – классы и субклассы иммуноглобулинов, отличающиеся константными доменами цепей (различия классов по тяжелым цепям или изотипы каппа и лямбда легких цепей)

Идиотипы - определяется антигенсвязывающими центрами FаЬ-фрагментов антител, т. е. антигенными свойствами вариабельных участков (V-областей). Идиотип состоит из набора идиотопов — антигенных детерминант V-области антитела. Идиотип является чужеродным для иммунной системы. На него развивается иммунный ответ. Появляются антиидиотипические антитела, которые специфически реагируют с этим участком. Взаимодействуя с АТ, которые в данном случае выполняют функцию АГ, антиидиотипические АТ снижают иммунный ответ. Поскольку антиидиотипические АТ соответствуют конфигурации антигена, в перспективе могут быть использованы для создания вакцин.

Классы:

IgG

  • Cоставляет около 85% антител сыворотки крови; 4 субкласса.

  • Период полураспада 7—23 дня в зависимости от подкласса

  • Мономер; 2 эпитопсвязывающих участка

  • Единственное антитело, которое передается через плаценту

  • Высокоспецифичны

  • G2 – важен для детей. Антитела против полисахарида гемофилов.

  • G4 – близок по свойствам к Ig E определяет аллергию.

  • Ig G высоко эффективны: РА, опсонизации, антигензависимой клеточной цитотоксичности, комплементзависимой цитотоксичности, хорошо нейтрализуют токсины и вирусы

IgM

  • Cоставляет около 10% антител сыворотки крови

  • Период полураспада — около 5 дней

  • Первое антитело, продуцируемое при иммунном ответе

  • Малоспецифичны

  • Пентамер; 10 эпитопсвязывающих участков

  • Хорошо участвуют в РА, преципитации, РСК (достаточно 1 молекулы).

  • Плохо проходят через барьеры. Основной класс АТ, синтезируемых у новорожденных и младенцев.

  • Возможен транспорт из крови на слизистые.

IgA

  • IgA составляет около 15% антител сыворотки крови.

  • Период полураспада — около 5 дней.

  • Встречается в 2 формах: сывороточной и секреторной.

  • В крови в основном мономеры. Секреторные – димеры и тримеры.

  • 2 субкласса: А1, А2

  • Секреторные образуются в плазматических клетках подслизистой оболочки. Секретируются через слизистые и содержатся в слюне, слезной жидкости, ЖКТ, респираторном и урогенитальном тракте

Ig E

  • IgЕ 0,002% антител сыворотки крови.

  • Период полураспада — около 2 дней.

  • Мономер; 2 эпитопсвязывающих участка.

  • Цитофильные антитела.

  • Участвует в ответе на аллергены. Их Fc-фрагменты хорошо связываются с Fc- рецептором тучных клеток и базофилов, вызывая их дегрануляцию

  • Имеет значение в противоинфекционной защите против вирусов и бактерий, гельминтов

Ig D

  • IgD составляет около 0,2% антител сыворотки крови.

  • Мономер; 2 эпитопсвязывающих участка.

  • Период полураспада — около 2 дней.

  • Находится на поверхности В-лимфоцита, контролируя его дифференцировку.

Субклассы Ig: Ig G – 4: G1 – 60-70%, G2 – 20%, G3 – 10%, G4 – 4 %. Ig A – 2: A1, A2. Доминирует А1. Отдельно выделяют секреторный Ig A. Ig M – 3: М1, М2, М3.

studfiles.net

15. Антитела, структурно-функциональная организация молекулы, свойства. Моноклональньве антитела, принцип получения, применение. Антимдиотинические антитела.

То- же что и в 16...

16. Классы иммуноглобулинов, жарактеристика. Субклассы, аллотипы, изотипы, идиотины иммуноглобулинов.

Антитела - иммуноглобулины, продуцируемые В-лимфоцитами (плазматическими клетками). Мономеры иммуноглобулинов состоят из двух тяжелых (Н-цепи) и двух легких (L-цепи) полипептидных цепей, связанных дисульфидной связью. Эти цепи имеют константные (С) и вариабельные (V) участки. Папаин расщепляет молекулу иммуноглобулина на два одинаковых

антигенсвязывающих фрагмента - Fab (Fragment anligen binding) и Fc (Fragmenl crislalhzable).

Иммуноглобулины подразделяют на классы в зависимости от структуры, свойств и антигенных особенностей их легких и тя­желых цепей. Легкие цепи в молекулах иммуноглобулинов пред­ставлены двумя изотипами—ламбда (λ) и каппа (κ), которые различаются по химическому составу как вариабельных, так и константных участков, в частности наличием модифицированной аминогруппы на N-конце х-цепи. Тяжелые цепи иммуноглобули­нов подразделены на 5 изотипов (γ, μ, α, β, ε), которые опреде­ляют их принадлежность к одному из 5 классов иммуноглобу­линов: G, M, A, D, Е соответственно. Они отличаются друг от друга физико-химическими особенностями и биологическими свойствами.

Таким образом, в состав разных классов иммуноглобулинов входят легкие и тяжелые цепи, которые относятся к разным изотипическим вариантам иммуноглобулинов.

Наряду с ними имеются аллотипические вари­анты (аллотипы) иммуноглобулинов, несущие индивидуаль­ные антигенные генетические маркеры. Это объясняется нали­чием в плазмоцитах аллельных генов, контролирующих синтез того или другого аллотипа иммуноглобулина. Каждая плазма­тическая клетка продуцирует антитела одного аллотипа.

Наличием специфического для каждого иммуноглобулина антигенсвязывающего участка, образованного гипервариабель­ными доменами легкой и тяжелой цепи, обусловлены их различ­ные антигенные свойства. Эти различия положены в основу деления иммуноглобулинов на идиотипы. V-домены разных по своей специфичности иммуноглобулинов можно различить и по их антигенным свойствам (идиотипам). Накопление любых анти­тел, несущих в структуре своих активных центров новые для организма антигенные эпитопы (идиотипы), приводит к индукции иммунного ответа на них с образованием антител, получив­ших название антиидиотипических

Свойства Ig

Классы Ig

IgG

IgM

IgA

IgD

IgE

Молекулярная масса, тыс дальтон

160

900

170-350

160

190

Скорость седиментации, S

7

19

7-13

7

8

Количество мономеров

1

5

1,2,4

1

1

Период полураспада, сут

21

5

6

3

2

Термостабильность

+

+

+

-

-

Содержание в сыворотке крови г/л

12

1

2.5

0.03

0.00025

Скорость биосинтеза, мг/кг массы в день

32

7

30

0.4

0.002

Прохождение через плаценту

+

-

-

-

-

Связывание и активация комплемента по классическому пути

+

+

-

-

-

Нейтрализация токсинов

+

+

+

-

-

Агглютинация, преципитация АГ

+

+

-

-

-

Бактериолиз, опсонизация антигена

+

+

-

-

-

Цитофильность

+-

-

+

?

+

studfiles.net

15. Антитела, структурно-функциональная организация молекулы, свойства. Моноклональньве антитела, принцип получения, применение. Антимдиотинические антитела.

То- же что и в 16...

16. Классы иммуноглобулинов, жарактеристика. Субклассы, аллотипы, изотипы, идиотины иммуноглобулинов.

Антитела - иммуноглобулины, продуцируемые В-лимфоцитами (плазматическими клетками). Мономеры иммуноглобулинов состоят из двух тяжелых (Н-цепи) и двух легких (L-цепи) полипептидных цепей, связанных дисульфидной связью. Эти цепи имеют константные (С) и вариабельные (V) участки. Папаин расщепляет молекулу иммуноглобулина на два одинаковых

антигенсвязывающих фрагмента - Fab (Fragment anligen binding) и Fc (Fragmenl crislalhzable).

Иммуноглобулины подразделяют на классы в зависимости от структуры, свойств и антигенных особенностей их легких и тя­желых цепей. Легкие цепи в молекулах иммуноглобулинов пред­ставлены двумя изотипами—ламбда (λ) и каппа (κ), которые различаются по химическому составу как вариабельных, так и константных участков, в частности наличием модифицированной аминогруппы на N-конце х-цепи. Тяжелые цепи иммуноглобули­нов подразделены на 5 изотипов (γ, μ, α, β, ε), которые опреде­ляют их принадлежность к одному из 5 классов иммуноглобу­линов: G, M, A, D, Е соответственно. Они отличаются друг от друга физико-химическими особенностями и биологическими свойствами.

Таким образом, в состав разных классов иммуноглобулинов входят легкие и тяжелые цепи, которые относятся к разным изотипическим вариантам иммуноглобулинов.

Наряду с ними имеются аллотипические вари­анты (аллотипы) иммуноглобулинов, несущие индивидуаль­ные антигенные генетические маркеры. Это объясняется нали­чием в плазмоцитах аллельных генов, контролирующих синтез того или другого аллотипа иммуноглобулина. Каждая плазма­тическая клетка продуцирует антитела одного аллотипа.

Наличием специфического для каждого иммуноглобулина антигенсвязывающего участка, образованного гипервариабель­ными доменами легкой и тяжелой цепи, обусловлены их различ­ные антигенные свойства. Эти различия положены в основу деления иммуноглобулинов на идиотипы. V-домены разных по своей специфичности иммуноглобулинов можно различить и по их антигенным свойствам (идиотипам). Накопление любых анти­тел, несущих в структуре своих активных центров новые для организма антигенные эпитопы (идиотипы), приводит к индукции иммунного ответа на них с образованием антител, получив­ших название антиидиотипических

Свойства Ig

Классы Ig

IgG

IgM

IgA

IgD

IgE

Молекулярная масса, тыс дальтон

160

900

170-350

160

190

Скорость седиментации, S

7

19

7-13

7

8

Количество мономеров

1

5

1,2,4

1

1

Период полураспада, сут

21

5

6

3

2

Термостабильность

+

+

+

-

-

Содержание в сыворотке крови г/л

12

1

2.5

0.03

0.00025

Скорость биосинтеза, мг/кг массы в день

32

7

30

0.4

0.002

Прохождение через плаценту

+

-

-

-

-

Связывание и активация комплемента по классическому пути

+

+

-

-

-

Нейтрализация токсинов

+

+

+

-

-

Агглютинация, преципитация АГ

+

+

-

-

-

Бактериолиз, опсонизация антигена

+

+

-

-

-

Цитофильность

+-

-

+

?

+

studfiles.net

Эффекторная функция различных изотипов антител

Три основных проявления активности антител — нейтрализация, опсонизация и активация системы комплемента, — направлены на выполнение единой задачи — изоляцию и уничтожение патогена. Независимо от принадлежности антител к тому или иному изотипу, все они характеризуются строгой специфичностью по отношению к антигену, вызвавшему их образование. Различия по изотипам касаются константной части молекулы иммуноглобулинов. Именно эта часть молекулы в зависимости от конкретной иммунологической ситуации мобилизует комплекс реакций, направленных на завершение иммунного процесса — окончательное выведение чужеродного антигена из организма. 9.22/. Распределение антител в организме Наиболее обычными *’воротами” инфекции являются слизистые покровы дыхательного, уро-генитального, пищеварительного трактов. Раневое повреждение кожи, укусы насекомых, случайные уколы создают угрозу проникновения возбудителя инфекций непосредственно в кровоток. Во всех этих случаях чужеродные антигены инициируют развитие иммунного ответа или взаимодействуют с предсуществующими антителами. В зависимости от места проникновения антиген сталкивается преимущественно с различными изотипами антител. При этом подчас место вхождения патогена и лимфоидная ткань, где образуются антитела, удалены в организме друг от друга. Антитела, чтобы попасть в локальный очаг проникновения антигена, должны преодолеть эпителиальные барьеры. Первыми при иммунном ответе образуются IgM. По времени возникновения их называют еще ранними антителами. Этот изотип иммуноглобулинов характеризуется относительно низкой аффинностью, поскольку он не подвергался селекции в лимфоидной ткани, для которой требуется определенное время — около 5- 6 дней от начала вступления в реакцию активированных В-клеток. 253 Низкая аффинность IgM компенсируется количеством антигенс- вязывающих участков (активных центров) у молекул данного изотипа. Десять антигенсвязывающих участков и высокая подвижность Fab-фрагментов обеспечивают достаточно эффективное многоточечное взаимодействие IgM с корпускулярными, в частности с бактериальными антигенами. Помимо антигеннейтрализующей активности антитела данного изотипа являются сильными активаторами системы комплемента, что также усиливает их роль в изоляции патогена. Обычное “место действия” IgM — кровоток, однако при повышении проницаемости сосудов под влиянием вазоактивных соединений антитела данного изотипа могут проникать в места локальной концентрации антигена. Антитела других изотипов (IgG, IgA, IgE), имея меньший молекулярный вес и соответствующие молекулярные механизмы взаимодействия с эпителиальными клетками (см. ниже), значительно легче преодолевают клеточные барьеры и достаточно широко распространяются по организму из мест синтеза. Другой отличительной чертой антител этих изотипов является их большая по сравнению с IgM аффинность. Как отмечалось выше, два процесса — переключение внутриклеточного синтеза иммуноглобулинов с одного изотипа на другой и селекция клонов по признаку наибольшего сродства к антигену — требуют времени, но при этом потеря времени компенсируется у рассматриваемых изотипов повышением аффинности и проницаемости через эпителий, что говорит об их большей функциональной активности. Основным изотипом в крови и внеклеточной жидкости является IgG. Он активно опсонизирует корпускулярные антигены, способствуя их захвату фагоцитирующими клетками. Кроме того, этот иммуноглобулин является достаточно сильным активатором системы комплемента. Если IgG распространен в основном во внеклеточном пространстве тканей, где имеется доступ к вспомогательным клеткам и молекулам, то IgA представлен на слизистых поверх] юстях тела. Здесь необходимые вспомогательные клеточные и молекулярные элементы иммунной реактивности практически отсутствуют, и функция данного изотипа напрямую связана со свойствами самой молекулы —* способностью нейтрализовать патогены, оказавшиеся на слизистой поверхности, И, наконец, IgE представлен в очень небольшом количестве в крови и внеклеточной жидкости. Он характеризуется цитофиль- ностью по отношению к тучным клеткам, которые локализуются под кожей, в слизистых покровах и вдоль сосудов соединительной ткани. Взаимодействие IgE, связавшего антиген, с тучными клетками приводит к выбросу из этих клеток физиологически актив- 254

ных медиаторов, которые провоцируют повышенную чувствительность аллергического типа к антигену. Кроме того, действие медиаторов тучных клеток может провоцировать кашель, рвоту и чихание, что дополнительно освобождает организм от патогена. 

www.med24info.com


Смотрите также