Механизм этого процесса был выяснен с помощью опытов по культивированию отдельных клеток, образующих антитела. Оказалось, что синтез антител протекает под контролем генов

Д. Носсаль

Организм человека в состоянии производить любое из тысяч, а может быть, даже миллионов различных антител; каждое антитело приспособлено для связывания специфического антигена. Каким же образом человеческий организм осуществляет столь сложную задачу? Синтезируются ли антитела в клетках, подобно остальным белкам, под контролем специальных генов? Предположим, что это так; тогда для синтеза различных антител в клетках должно содержаться огромное количество специальных генов. Кроме того, необходим сложный механизм регуляции, включающий нужный ген при попадании в организм того или иного антигена: бактерии, вируса или другого инородного объекта белковой природы.

Работая с культурами клеток, мы попытались получить ответы на все эти вопросы. Вообще говоря, производство антител в клетках напоминает крупное промышленное производство, выпускающее на разных специализированных фабриках широкий ассортимент товаров. Анализируя эту систему, можно выделить в ней три элемента: во-первых, сами фабрики-клетки, синтезирующие антитела; во-вторых, продукция - молекулы антитела; в-третьих, потребители, определяющие, так сказать, спрос,- молекулы антигена. Мы подробно рассмотрим каждый из элементов и попробуем показать, каким образом достигается столь высокая продуктивность всей системы.

Еще лет двадцать назад господствовало мнение, что антитела образуются в больших клетках, поглощающих антигены,- так называемых макрофагах или «пожирающих клетках».

Позднее шведская исследовательница Астрид Фагреус в своей классической работе впервые высказала предположение, что на самом деле антитела образуются в особых специализированных клетках, так называемых плазмацитах; плазмациты в большом количестве появляются в месте заражения, как только начинается воспаление. Фагреус обнаружила, что примерно через два дня после внутривенного введения вакцины подопытному животному в его селезенке (основном источнике лейкоцитов) начинали появляться «плазмабласты».

Эти молодые плазмациты быстро делились и спустя несколько дней становились более специализированными: клеточное ядро съеживалось, а окружающая цитоплазма увеличивалась в объеме, причем было обнаружено, что она богата рибонуклеиновой кислотой (РНК). Но известно, что РНК контролирует синтез белка; следовательно, плазмацит должен был активно производить белок, иными словами - антитело. Впоследствии А. Куне и его сотрудники подтвердили, что в плазмацитах действительно содержится антитело.

«Молекулы и клетки», под ред. Г.М.Франка

Прежде всего мы выяснили, что макрофаги очень активно заглатывают антиген. Макрофаги, лежащие в глубине лимфатических узлов, оказались, как мы и ожидали, переполненными антигеном. Антиген был обнаружен, кроме того, еще в одной системе, не известной до сих пор. В наружной части лимфатического узла мы заметили настоящее сплетение тонких нитей - выростов цитоплазмы макрофага (смотрите рисунок ниже).…

Организм наделен многочисленными клонами клеток, причем клетки каждого клона потенциально способны взаимодействовать только с одним антигеном. Этот антиген лишь пускает в ход уже готовые клетки, которые начинают производить антитела определенного типа. Как мы видели, плазмабласты, скапливающиеся вокруг наполненной антигеном сети лимфатического узла, находятся в тесном контакте с антигеном. Не исключено, что простого поверхностного контакта клеток…

Благодаря исследованиям, проведенным в нашей лаборатории, мы можем теперь с уверенностью сказать, что эти клетки действительно образуют антитела. Нам удалось проследить этот процесс, культивируя отдельные плазмациты в маленьких капельках. Этот метод позволяет измерять количество образованных живыми клетками антител и изучать их природу и химические свойства. В первых опытах мы выбрали в качестве антигена белок, выделенный…

Действие антител настолько специфично, что они быстро обездвиживают Salmonella typhi, но совершенно не влияют, даже в высокой концентрации, на близко родственный штамм Salmonella paratyphi А (смотрите рисунок ниже). Опыт, показывающий специфичность антител Крысе ввели антиген, вызывающий иммобилизацию клеток Salmonella typhi. Затем выделили клетки, образующие антитела. Если эти клетки привести в контакт с бактериями Salmonella typhi,…

Создается впечатление, что отдельный плазмабласт претерпевает, как правило, девять последовательных делений, дающих «клон» или колонию клеток, после чего деление прекращается. Клон состоит не только из зрелых плазмацитов, но также и из некоторого числа «запоминающих» клеток, которые при любой повторной встрече с тем же антигеном будут его активно нейтрализовать. Не исключено, что эти клетки способны соединяться…

Мы предвидели, что специализация должна быть достаточно строгой; действительность превзошла все наши ожидания. Оказалось, что, за редким исключением, каждая клетка производит антитела только одного типа, даже если остальные плазмациты в лимфатических узлах заняты выработкой антител другого типа. Иначе говоря, существует четкое разделение труда. Преобладает принцип: одна клетка - одно антитело. Примерно в одном случае из…

Организм, получивший прививку или перенесший инфекцию, отвечает на повторное введение того же антигена столь быстрым и интенсивным синтезом соответствующего антитела, что инфекция пресекается в самом начале. В чем же здесь дело? Производят ли плазмациты больше антител, чем в первый раз, или же повторное введение антигена стимулирует образование самих плазмацитов? Экспериментальным путем мы установили, что организм…

Мы воспользовались радиоавтографией (смотрите рисунок ниже) для определения скорости, с которой наши клетки синтезируют рибонуклеиновую кислоту (РНК), дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и белки. Схема изотопного метода Прежде всего (1) в среду, содержащую плазмабласт, добавляют тритий, радиоактивный изотоп водорода (капля этой среды наносится на нижнюю поверхность покровного стекла). Меченый водород включается в тимидин, который затем в виде…

В клетках многих типов рибосомы соединяются в так называемые полисомы1, напоминая бусинки на нитке, причем такой «ниткой» в полисоме служит молекула информационной РНК, в которой закодирована информация о синтезе белков; рибосомы считывают эту информацию с цепи РНК так же, как машина считывает задание с перфорированной ленты. Судя по некоторым электронным микрофотографиям, рибосомы в плазмацитах также,…

Как известно, при нейтрализации антигена антителом они каким-то образом связываются друг с другом. Где же в четырехкомпонентной струк-туре антитела может находиться активный центр связывания, который «запирается» на антигене? Существует два мнения на этот счет. По данным Р. Портера, соединительный центр находится в А-цепи. В то же время Г. Эдельман, основываясь на результатах своих экспериментов, полагает,…

Всего у человека 10 12 лимфоцитов или 10 6 клонов. Число же возможных антигенов - около 10". Это означает, что часть лимфоцитов «свободна» и готова к встрече с неизвестны­ми ещё антигенами.

Суть теории иммуногенеза, которая на сегодня является наиболее признанной, сводится к следующим положениям: ,

1. В эмбриональном периоде закладывается столько лимфоцитов (или даже больше),
сколько есть в среде антигенов. Каждый лимфоцит содержит антитела против предполагае­
мого антигена. Эти антитела продуцируются лимфоцитом в небольших количествах, и ло­
кализуются они на поверхности лимфоцита, выполняя роль рецептора антигена.

2. Когда в организме появляется антиген, то он взаимодействует только с одним видом
лимфоцитов, который соответствует ему по рецепторам-антителам. В результате начина­
ется пролиферация этого вида лимфоцитов (популяция), клонирование отдельных видов
лимфоцитов, наработка ими соответствующих количеств антител (отшнуровка рецепторов)
и последующая элиминация антигена либо путем связывания его, либо за счет цйтотоксиче-
ского повреждения клетки-антигена.

3. Лимфоциты, имеющие рецепторы к собственным (нечужеродным) антигенам и быв­
шие в контакте с этими антигенами в эмбриональном периоде, не способны к пролифера­
ции, так как это им запрещено соответствующими Т-супрессорами. Не исключено, что этот

запрет осуществляется за счет выработки Т-супрессорными клетками антител к собствен­ным антигенам, которые и блокируют рецепторы на обычных лимфоцитах.

Фазы иммунного ответа. Различают три фазы иммунного ответа: 1) афферентная фаза - распознавание антигена и активация иммунокомпетентных клеток;

2) центральная фаза -- вовлечение в процесс клеток-предшественниц, пролиферация,
дифференциация, в том числе в клетки памяти и клетки-эффекторы;

3) эффекторная фаза - разрушение, элиминация антигена из организма либо гумо­
ральным путем за счет реакции антитело + антиген, либо клеточным - цитотоксическая
реакция.

Антигены. Это одно из основных понятий в иммунологии. К антигенам относятся: бел­ки, полисахариды, липополисахариды, нуклеиновые кислоты как в очищенном виде, так и в виде структурных компонентов различных биологических структур (клеток, тканей, виру­сов). Обычно это молекулы с большой массой. На поверхности молекулы сложного антиге­на имеются функциональные группы, которые определяют особенность и специфичность данного вещества. Они получили название антигенных детерминант. Число детерминант на поверхности молекулы определяет валентность антигена.

Для иммунного ответа обычно нужно несколько молекул антигена, сконцентрирован­ных в виде обоймы. Такую концентрацию антигенов, циркулирующих в крови или находя­щихся в тканях, осуществляет Т-лимфоциты-хелперы и макрофаг. Макрофаг за счет нали­чия иммуноглобулиновых рецепторов захватывает антиген, 90% его переваривается, а 10% идет на поверхность макрофага - происходит процессинг, концентрация антигенных де­терминант. В результате такой работы слабый антиген повышает свою антигенность в 1000 раз, а сильный - увеличивает ее в 10 раз. Затем эта информация представляется Т-лимфоци-там-хелперам, которые в последующем передают ее на В-лимфоциты или на Т-киллеры.

Для представления антигена В-лимфоциту необходимо двойное распознавание, смысл которого сводится к следующему: В-лимфоцит узнает детерминанту антигена. Одновре­менно Т-хелпер с помощью своих рецепторов опознает макрофаг, который представляет антиген, и сам антиген, находящийся на макрофаге. Распознав «чужое», Т-хелпер продуци­рует интерлейкин-П, который вызывает превращение В-лимфоцита в плазматическую клет­ку - непосредственный производитель антител против узнанного антигена. Макрофаг в ответ на данное взаимодействие начинает продуцировать интерлейкин-1, который активи­рует наработку В-лимфоцитов из стволовой кроветворной клетки.

Такое взаимодействие макрофага, Т-хслперов и В-лимфоцитов получило название про­цесса кооперации. Ему уделяется большое внимание в иммунологии, так как нарушение этого процесса приводит к блокаде выработки антител.

Судьба антигенов. Существуют различные способы «нейтрализации», или элиминации антигена. В процессе эволюции были отобраны наиболее надежные и адекватные для каж­дого антигена способы. Можно выделить как минимум шесть таких способов.

1. Нейтрализция, или детоксикация антигена, за счет связывания его антителом.

2. Опсоиизация - связывание антигена антителом, образование единого комплекса,
который захватывается макрофагом и в последующем фагоцитируется им.

3. Контактный лизис, или цитотоксичность - этот способ ценен в отношении чужерод­
ных клеток.

4. Реакция связывания комплемента, или комплемент-зависимый цитолиз, когда клетка-
антиген уничтожается путем цитотоксического эффекта, но предварительно на клетку-ан­
тиген «садится» комплемент, облегчающий киллинг.

5. Воспалительная реакция: вокруг чужеродного антигена-клетки собираются фагоциты
и пожирают его.

6. Элиминация циркулирующих комплексов «антиген-антитело» через почки, кишеч­
ник, печень.

Рассмотрим более подробно функцию В-лимфоцитов и плазмоцитов, продуцирующих антитела. Как уже отмечалось выше, популяция В-лимфоцитов неоднородна с точки зрения

выполнения ими функций. Различают антител-продуценты, или плазматические клетки, киллеры, или цитотоксические клетки, супрессоры и клетки иммунологической памяти.

Все В-лимфоциты содержат на своей проверхности специфические рецепторы. Это ан­титела, которые с момента развития В-лимфоцита он продуцирует г- специфические имму­ноглобулины, узнающие только один антиген (один рецептор, или один иммуноглобулин - один антиген). В каждом лимфоците на его плазматической мембране таких однородных рецепторов примерно 10*--10 5 , благодаря чему один В-лимфоцит способен связывать до ISO тыс. молекул антигена. После узнавания начинается процесс пролиферации и диффе-ренцировки В-лимфоцитов и усиление продукции антител - тех же самых иммуноглобу­линов, которые выступали в роли рецепторов.

Кроме специфических рецепторов, каждый В-лимфоцит на своей поверхностной мемб­ране имеет и неспецифические рецепторы, в том числе для связывания комплемента, а точ­нее его С 3 -компонента, рецепторы для Фс-фрагментов любых иммуноглобулинов.

Антитела. Они выполняют в организме две основные функции. Первая - распознавание и специфическое связывание соответствующих антигенов, вторая - эффекторная: антите­ло индуцирует физиологические процессы, направленные на уничтожение антигена, - ли­зис чужеродных клеток через активацию системы комплемента, стимуляцию специализи­рованных иммунокомпетентных клеток, выделение физиологически активных веществ и т.п. По своей химической природе все антитела относятся к гликопротеидам. Белки, состав­ляющие основу антител, относятся к глобулинам. В составе антитела имеются константные области и вариабельные. Вариабельная область имеет абсолютную специфичность, благо­даря которой антитело способно узнать соответствующий антиген.

Все антитела можно разделись на пять больших классов - IgG, IgM, IgA, IgD, IgE.

Иммуноглобулины IgG содержатся в сыворотке, имеют два участка для связывания ан­тигена, преципитируют (осаждают) растворимые в воде антигены, вызывают агглютинацию (склеивание) корпускулярных антигенов, вызывают их лизис, но при условии, что на анти­гене будет комплемент. В силу особенностей строения IgG способны проходить через пла­центу. Благодаря этому плод во время беременности получает от матери антитела против ряда возбудителей инфекционных болезней.

Все остальные виды иммуноглобулинов не способны в норме проходить через плацен­тарный барьер..

Иммуноглобулины IgM содержатся в сыворотке и лимфе. Они способны преципитиро-вать, агглютинировать и лизировать антигены. Этот класс иммуноглобулинов обладает на­ибольшей способностью к связыванию комплемента.

Иммуноглобулины IgA обнаружены в сыворотке и слизистых оболочках. Они не могут преципитировать, агглютинировать и лизировать корпускулярные антигены. Под их влия­нием активируется комплемент, в результате чего происходит опсонизация бактерий, что облегчает их захват фагоцитами (нейтрофилами и макрофагами).

Иммуноглобулины IgD находятся в сыворотке, они не способны связывать комплемент. " Роль их до настоящего времени не ясна.

Иммуноглобулины IgE выявляются в сыворотке, не связывают комплемент, очевидно, участвуют в аллергических реакциях, так как при этих состояниях их концентрация в кро­ви существенно возрастает.

Динамика накопления антител. При первичной встрече антигена с В-лимфоцитами спус­тя несколько дней (около 10) происходит повышение уровня иммуноглобулинов IgM, кото­рые специфически связывают введенный антиген. В последующем синтез этого вида анти­тел снижается и на смену ему приходит синтез специфических антител, принадлежащих к иммуноглобулину IgG. После завершения инвазии данного микроба концентрация антител к нему снижается. При вторичном поступлении, например, через год, возникает, так назы­ваемый, вторичный ответ: буквально через сутки начинается быстрый синтез антител к это­му антигену, которые принадлежат к классу IgG. Такой быстрый и окончательный ответ обусловлен существованием клеток-памяти, которые сохраняли информацию о данном ан­тигене в течение всего этого года.

Механизм действия антител. Антитела распознают антиген и связываются с ним. Если антиген - это корпускулярная частица (клетка), то антитело совместно с комплементом образует отверстие в мембране клетки-мишени, в результате чего открывается доступ внутрь клетки ферментов сыворотки или лизосомальных ферментов, и это в конечном итоге при­водит к гибели клетки. Если антиген является растворимым, то под влиянием антитела он осаждается, становится нерастворимым. Для корпускулярных частиц существует еще один способ их элиминации - в результате присоединения антител антигены склеиваются меж­ду собой (агглютинируют) и выпадают в осадок.

Клеточный иммунитет. Физиология Т-лимфоцитов. Выше уже отмечалось, что популя­ция Т-лимфоцитов неоднородна; имеются клетки-киллеры, или убийцы; Т-хелперы, или по­мощники; Т-супрессоры, или ингибиторы иммунных реакций; Т-памяти.

Кроме такого деления выделяют антигенреактивные Т-лимфоциты. Они имеют рецепто­ры к антигену для его распознавания. При распознавании «своего» антигена Т-лимфоцит превращается в иммунобласт и начинает продуцировать медиатор, благодаря которому активируется ход последующих иммунных реакций, в том числе активация и размножение Т-хелперов. После окончания реакции бласт вновь превращается в малый лимфоцит-Механизмы Т-клеточного иммунитета разнообразны: отторжение трасплантата, реак­ция трансплантата против хозяина, реакция против некоторых бактерий, вирусов, грибов, реакция противоопухолевого иммунитета. В основе всех этих реакций лежит цитотоксиче-ский эффект Т-лимфоцитов, а точнее - Т-киллеров. После того, как Т-киллер получает информацию о наличии чужеродного антигена, он совершает цитотоксическое действие (цитолиз), например цитолиз клетки-трансплантата или клетки-опухоли. Цитолиз может проходить при непосредственном контакте Т-киллера с клеткой-мишенью, либо опосредо­ванно - через среду. В обоих случаях Т-лимфоцит совершает «укол» клетки: выпускает из своей цитоплазмы либо продукты активации кислорода (супероксидный ион), пероксид во­дорода, либо лимфотоксин, либо специфические гранулы. Все эти «стрелы» нарушают це­лостность мембраны клетки-мишени, что приводит к осмотическому шоку этой клетки и гибели. Такие удары по клеткам-мишеням один и тот же Т-киллер может совершать неодно­кратно. Существует еще один вариант цитотоксического действия Т-киллера: выделение лимфокинов, благодаря которым макрофаги повышают свою чувствительность к конкрет­ной клетке-мишени и фагоцитируют ее.

Все Т-лимфоциты содержат на своей поверхности специфические и неспецифические рецепторы. Специфические рецепторы - это особый вид иммуноглобулинов (IgT), кото­рые состоят только из тяжелых цепей. Они предназначены для связывания с антигенами. На одном Т-лимфоците примерно 100-200 таких рецепторов, благодаря чему один Т-лим­фоцит способен связать до 500-3000 молекул антигена. У хелперов, киллеров, супрессо-ров свои специфические рецепторы. Неспецифические рецепторы призваны связывать лю­бые иммуноглобулины, а также различные гуморальные факторы, активирующие или тор­мозящие ответ Т-лимфоцита на антиген.

Т-хелперы предназначены для активации В-лимфоцитов или Т-лимфоцитов. Механизм активации реализуется либо за счет прямого контакта Т-хелпера с активируемым лимфоци­том, либо опосредованно, за счет продукции так называемых хелперных факторов.

Т-супрессоры регулируют направление и объем иммунологической реакции путем огра­ничения пролиферации клонов лимфоцитов, путем угнетения образования антител В-лим-фоцитами, путем угнетения дифференцировки киллеров. Второй важный аспект деятельно­сти Т-супрессоров - это обеспечение иммунологической толерантности к определенным антигенам, в том числе к «своим» антигенам.

Иммунологический надзор. Постоянно в организме погибают, стареют и повреждаются различные клетки, в том числе - эритроциты, миоциты, нервные клетки. Непрерывно в организме образуются опухолевые клетки, т. е. клетки, утратившие контроль за развитием и стремящиеся к безудержному размножению. Все эти клетки становятся чужеродными в генетическом отношении. Поэтому необходим постоянный иммунный надзор за «домаш-

ним хозяйством». Механизм, обеспечивающий иммунный надзор, осуществляется за счет трех видов реакций, в основе которых лежит процесс узнавания «чужого», цитолиз и эли­минация. Все эти процессы возникают под влиянием специфических гуморальных факто­ров, выделяемых участниками этих реакций. Итак, три вида реакций.

1) СКЦ - спонтанная клеточная цитотоксичность. Это основная реакция. В ней участ­
вуют макрофаги, нейтрофилы и НК (натуральные киллеры).

2) АЗКЦ - антителозависимая клеточная цитотоксичность - реализуется с участием
К-клеток, Т-лимфоцитов, макрофагов, нейтрофилов и при наличии антител к данной чуже­
родной клетке.

3) АКЦ - активированная клеточная цитотокеичность - осуществляется Т-лимфоци-
тами, активированными и превращенными в киллеры под влиянием определенных факто­
ров - митогенов, интерферонов, интерлейкинов.

Как узнается «чужое» при иммунологическом надзоре? Вероятнее всего, за счет распоз­навания антигенных детерминант, которые появляются на клетках, требующих элиминации. Например, при старении эритроцита на его поверхности появляются новые антигенные де­терминанты, которые и служат сигналом для связывания этих эритроцитов и их удаления.

Торможение иммунного надзора. В нормальных условиях Т-супрессоры регулируют те­чение иммунологических реакций, подавляют излишнюю активность иммунокомпетентных клеток.

Однако при патологии возможно появление дополнительного количества супрессоров. Так, показано, что опухоли вырабатывают эндогенные супрессоры типаа-глобулина,а-фето-протеина, которые снижают или блокируют иммунный надзор. Ряд веществ также подавляет этот надзор, в частности, простагландины, альбумин, липопротеиды, кейлоны, С-реактивный белок, мочевина, цисгеин. Известно более 100 гуморальных регуляторов иммунного ответа, которые делят на две большие группы: факторы, активирующие функции иммунокомпетент­ных клеток (иммуноактиваторы) и факторы, подавляющие эти функции (супрессоры).

Иммунологическая толерантность - это иммунологическая ареактивность организма со стороны В- и Т-лимфоцитов по отношению к какому-либо антигену. Различают врожден­ную, или естественную, и приобретенную толерантность.

Врожденная толерантность приобретается в результате «знакомства» с антигеном во внутриутробном периоде. Поэтому не возникает ответ на собственные антигены. Анало­гичная ситуация - в раннем постнатальном периоде.

Приобретение толерантности возможно за счет иммунодепрессантов, облучения, вве­дения малых или, наоборот, больших доз антигена.

В ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом - характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной цепи антигена.

Лимфоциты возникают непрерывно из клеток-предшественников в костном мозге . Лимфоциты синтезируют рецепторы клеточной поверхности или секретируют белки, которые специфически связываются с чужеродными молекулами. Эти секретируемые белки известны как антитела. Любая молекула, которая может связываться с антителом, называется антигеном. Термин антитело используется взаимозаменяемо с иммуноглобулином.

Патогены, связанные с антителами, обозначены как клиренс или разрушение. Большинство функций адаптивной иммунной системы можно описать, группируя лимфоциты по трем основным типам. В-клетки Цитотоксические Т-клетки Т-клетки-помощники. . Адаптивный иммунный ответ может быть как гуморальным, так и клеточным. Гуморальный ответ опосредуется В-лимфоцитами, которые выделяют антитела, специфичные для инфекционного агента. Клеточно-опосредованный ответ включает связывание цитотоксических Т-лимфоцитов с инородными или инфицированными клетками с последующим лизису этих клеток.

Антитела состоят из двух лёгких цепей и двух тяжелых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов антител (иммуноглобулинов) - IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжёлых цепей и по выполняемым эффекторным функциям.

История изучения

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

В каких органах формируются иммунные клетки крови

Т-клетки участвуют в обоих ответах через выделение белков цитокинов. Все три типа лимфоцитов переносят рецепторы клеточной поверхности, которые могут связывать антигены. Все антигенные рецепторы представляют собой гликопротеины, и только один тип рецептора синтезируется в любой клетке. Специфика иммунной системы объясняется тем, что одна клетка распознает только один антиген.

Генерация и производство антител

Взаимодействие антитела с антигеном является основой всех иммуногистохимических методов, но также является основой для иммунного ответа. Область антитела, которая реагирует с антигеном, называется паратопом. Область антигена, которая взаимодействует с антителом, определяется как эпитоп. Аффинность является мерой силы связывания эпитопа с антителом.

Строение антител

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа - IgG) гликопротеинами, имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжелых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из V H , C H1 , шарнира, C H2 и C H3 доменов) и из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из V L и C L доменов). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding - антиген-связывающий фрагмент) и один (англ. fragment crystallizable - фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA) так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер - IgM). Всего различают пять типов тяжелых цепей (α-, γ-, δ-, ε-и μ- цепи) и два типа легких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

Реакция антитела является кульминацией ряда взаимодействий между макрофагами, Т-лимфоцитами и В-лимфоцитами. Инфекционные агенты-антигены поглощаются и частично деградируют с помощью антигенпредставляющих клеток, таких как макрофаги, клетки Лангерганса, дендритные клетки, лимфатические узлы и моноциты.

Какие бывают иммуноглобулины

В-клетки меняются на плазматические клетки, которые выделяют большие количества тонко настроенных антител, специфичных для внешнего агента. Некоторые В-клетки превращаются в ячейки памяти, которые могут генерировать более быстрый опосредованный антителом иммунный ответ на будущую инфекцию.

Классификация по тяжелым цепям

Различают пять классов (изотипов ) иммуноглобулинов, различающихся:

• величиной
• зарядом
• последовательностью аминокислот
• содержанием углеводов

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

Тесты на антитела включают анализ образца пациента на наличие или отсутствие конкретного антитела или количество присутствующего антитела. Антитела являются частью иммунной системы организма. Это белки иммуноглобулина, которые помогают защитить людей от микроскопических захватчиков, таких как вирусы, бактерии, химические вещества или токсины.

Каждое антитело, которое производится, уникально. Он создан для распознавания конкретной структуры на инвазивной посторонней ячейке или частице. Определенная структура, которая распознается, называется антигеном. Антитела присоединяются к антигенам, создавая комплексы антиген-антитело, которые служат сигналами для остальной части иммунной системы для разрушения клетки или частицы. Существует пять различных классов иммуноглобулинов.

Функции антител

Иммуноглобулины всех изотипов бифункциональны. Это означает, что иммуноглобулин любого типа

• распознает и связывает антиген, а затем
• усиливает киллинг и/или удаление иммунных комплексов, сформированных в результате активации эффекторных механизмов.

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

Что означают результаты теста?

В первый раз, когда кто-то подвергается воздействию чужеродного вещества, такого как вирус или бактерия, он может занять иммунную систему до двух недель, чтобы сделать план антител и создать достаточное количество специфического антитела для борьбы с инфекцией. Он помнит план борьбы с этим микроорганизмом и поддерживает небольшой запас антител. Тесты на антитела обычно включают смешивание образца пациента с известным антигеном, вещество, которое антитело направлено против или продуцируется в ответ, и наблюдение, происходит ли реакция.

Имеет в виду то, что каждый лимфоцит синтезирует антитела только одной определенной специфичности. И эти антитела располагаются на поверхности этого лимфоцита в качестве рецепторов.

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

Если присутствует антитело и связывается с известным антигеном, можно определить образование комплекса антитело-антиген. Действительно, нет «нормальной» концентрации антител, поскольку люди производят антитела с разной скоростью. Значение конкретного результата теста зависит от симптомов пациента и конкретных обстоятельств, которые привели к тестированию.

Результаты могут быть представлены качественным образом как «обнаруженные» или «не обнаруженные» в случае антител к агентам, вызывающим хронические инфекции, где любое количество антител считается значимым. Они могут сообщаться как «больше» определенного уровня отсечения, если иммунитет проверяется, или как «иммунный» или «невосприимчивый». Результаты также могут быть представлены как число, представляющее концентрацию.

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

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

Титры антител иногда используются для оценки того, насколько значительным является положительный уровень антител. Эти титры включают разбавление образца - создание и тестирование серийных разведений. Наибольшее разведение, которое все еще является положительным, сообщается как отношение «1 к степени разбавления». Это все еще используется, чтобы сообщать о некоторых уровнях антител, особенно в случае аутоиммунных состояний. «Титр антител» - это термин, который также иногда используется в общих чертах для обозначения концентраций антител.

Клонально-селекционная теория :

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

Вариабельность антител

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

Однако с последующим воздействием концентрации арахисового антитела человека снова повышались. Моноспот для инфекционного мононуклеоза. . Они отличаются типом тяжелой цепи, которую они содержат. Изменение полипептидов тяжелой цепи позволяет каждому классу иммуноглобулина функционировать в виде иммунного ответа другого типа или на другой стадии защиты организма. Классы антител также отличаются по своей валентности, т.е. количеству доступных для связывания антигенов.

Классы и подклассы иммуноглобулина человека

Доступ к ссылкам ниже для каждого из пяти основных классов для просмотра их свойств. У людей существует только два вида легких цепей - κ и λ. Цепи κ и λ находятся в 67 и 33% случаев соответственно. Любое антитело может быть образовано ассоциацией одного типа тяжелой цепи с одним типом легкой цепи. В любой возможной комбинации в блоке антител будут две одинаковые тяжелые и легкие цепи.

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

Контроль пролиферации

Наиболее эффективный контролирующий механизм заключается в том, что продукт реакции одновременно служит ее ингибитором. Этот тип отрицательной обратной связи имеет место при образовании антител. Действие антител нельзя объяснить просто нейтрализацией антигена, потому что целые молекулы IgG подавляют синтез антител намного эффективнее, чем F(ab")2 -фрагменты. Предполагают, что блокада продуктивной фазы T-зависимого B-клеточного ответа возникает в результате образования перекрестных связей между антигеном, IgG и Fc - рецепторами на поверхности B-клеток. Инъекция IgM, усиливает иммунный ответ. Так как антитела именно этого изотипа появляются первыми после введения антигена, то на ранней стадии иммунного ответа им приписывается усиливающая роль.

Кроме того, известно, что существует несколько подклассов х и λ легких цепей. Структурные и функциональные свойства подгрупп вариабельной области легкой цепи лямбда-лёгкой. Антигены представляют собой белки, которые находятся на поверхности патогена. Антигены уникальны для этого патогена.

Когда антиген входит в организм, иммунная система продуцирует против нее антитела. Это похоже на битву с армией, сражающейся с захватчиком. Тип лейкоцитов, называемый лимфоцитом, распознает антиген как чужеродный и продуцирует антитела, специфичные к этому антигену. Каждое антитело имеет уникальную форму сайта связывания, которая фиксирует специфическую форму антигена.

• А. Ройт, Дж. Брюсстофф, Д. Мейл. Иммунология- М.: Мир, 2000 - ISBN 5-03-003362-9
• Иммунология в 3 томах / Под. ред. У. Пола.- М.:Мир, 1988
• В. Г. Галактионов. Иммунология- М.: Изд. МГУ, 1998 - ISBN 5-211-03717-0

См. также

• Абзимы - каталитически активные антитела
• Авидность, аффинность - характеристики связывания антигена и антитела

Антитела - специфические белки гамма- глобулиновой природы, образующиеся в организме в ответ на антигенную стимуляцию и способные специфически взаимодействовать с антигеном (in vivo, in vitro). В соответствии с международной классификацией совокупность сывороточных белков, обладающих свойствами антител, называют иммуноглобулинами .

Как проводится ИФА крови

Антитела уничтожают антиген, который затем поглощается и переваривается макрофагами. Лейкоциты могут также продуцировать химические вещества, называемые антитоксинами, которые разрушают токсины, которые некоторые бактерии производят, когда они вторгаются в организм. Столбняк, дифтерия и скарлатина являются всеми заболеваниями, где бактерии выделяют токсины.

Как только вторгшиеся микробы уничтожены, иммунный ответ падает. Как только у человека была болезнь, они обычно не ловят его снова, потому что организм вырабатывает клетки памяти, специфичные для этого антигена. Ячейки памяти помнят микроб, который вызвал болезнь и быстро превратил правильное антитело, если организм снова подвергся заражению. Патоген быстро разрушается, предотвращая симптомы болезни.

Уникальность антител заключается в том, что они способны специфически взаимодействовать только с тем антигеном, который вызвал их образование.

Иммуноглобулины (Ig) разделены в зависимости от локализации на три группы:

Сывороточные (в крови);

Секреторные (в секретах- содержимом желудочно- кишечного тракта, слезном секрете, слюне, особенно- в грудном молоке) обеспечивают местный иммунитет (иммунитет слизистых);

Антитела представляют собой белковые молекулы, продуцируемые иммунной системой в ответ на аллергены, инфекционные организмы, а иногда и собственные компоненты организма. Инфекционные организмы и аллергены проявляют характерные белки, называемые антигенами. Иммунная система распознает и реагирует на антигены, генерируя соответствующие антитела. Антитело предназначено для «подгонки» только одного конкретного антигена, скорее как ключ в замке. Запираясь на антиген-несущие нарушители, антитела стремятся сделать их безвредными, убить их прямо или «пометить» их для уничтожения другими компонентами иммунной системы.

Поверхностные (на поверхности иммунокомпетентных клеток, особенно В- лимфоцитов).

Любая молекула антител имеет сходное строение (Y- образную форму) и состоит из двух тяжелых (Н) и двух легких (L) цепей, связанных дисульфидными мостиками. Каждая молекула антител имеет два одинаковых антигенсвязывающих фрагмента Fab (fragment antigen binding), определяющих антительную специфичность, и один Fc (fragment constant) фрагмент, который не связывает антиген, но обладает эффекторными биологическими функциями. Он взаимодействует со “своим” рецептором в мембране различных типов клеток (макрофаг, тучная клетка, нейтрофил).

Антитела генерируются в ответ на множество различных вирусных антигенов. Тест-тесты чаще всего ориентированы на антитела к этим белкам оболочки. Более того, почти все быстрые тесты ищут только антитела. Общими особенностями зарегистрированных случаев являются высокие вирусные нагрузки, быстрое прогрессирование заболевания и высокая смертность.

Диагностика проводится для обнаружения

Иммуноглобулины, также известные как антитела, представляют собой молекулы гликопротеина, продуцируемые плазматическими клетками. Они действуют как критическая часть иммунного ответа, специфически распознавая и связываясь с конкретными антигенами, такими как бактерии или вирусы, и помогают в их уничтожении. Иммунный ответ антитела является очень сложным и чрезвычайно специфичным. Различные классы и подклассы иммуноглобулина различаются по своим биологическим особенностям, структуре, специфичности и распределению мишени.

Концевые участки легких и тяжелых цепей молекулы иммуноглобулина вариабельны по составу (аминокислотным последовательностям) и обозначаются как VL и VH области. В их составе выделяют гипервариабельные участки, которые определяют структуру активного центра антител (антигенсвязывающий центр или паратоп). Именно с ним взаимодействует антигенная детерминанта (эпитоп) антигена. Антигенсвязывающий центр антител комплементарен эпитопу антигена по принципу “ключ - замок” и образован гипервариабельными областями L- и Н- цепей. Антитело свяжется антигеном (ключ попадет в замок) только в том случае, если детерминантная группа антигена полностью вместится в щель активного центра антител.

Следовательно, оценка изотипа иммуноглобулина может дать полезную информацию о комплексном гуморальном иммунном ответе. Оценка и знание структуры и классов иммуноглобулина также важны для отбора и подготовки антител в качестве инструментов для иммунологических анализов и других приложений обнаружения.

Растворимые и мембранные иммуноглобулины

Иммуноглобулины встречаются в двух основных формах: растворимые антитела и связанные с мембраной антитела. Альтернативный сплайсинг регулирует производство секретируемых антител и поверхностно-связанных рецепторов В-клеток в В-клетках. Рецептор является прототипом антитела, которое В-клетка готовится к продуцированию.

Легкие и тяжелые цепи состоят из отдельных блоков- доменов . В легких (L) цепях - два домена- один вариабельный (V) и один константный (C), в тяжелых (H) цепях- один V и 3 или 4 (в зависимости от класса иммуноглобулина) C домена.

Существуют легкие цепи двух типов- каппа и лямбда, они встречаются в различных пропорциях в составе различных (всех) классов иммуноглобулинов.

Классы иммуноглобулина

В-клеточный рецептор может связывать только антигены. Генерируемый сигнал вызывает рост и пролиферацию продукции В-клеток и антител внутри плазматической клетки. Различные антитела, продуцируемые плазматическими клетками, классифицируются по изотипу, каждый из которых отличается функцией и антигенными ответами в основном из-за изменчивости структуры. Эта классификация основана на различиях в аминокислотной последовательности в константной области тяжелых цепей антител. Основываясь на различиях в аминокислотной последовательности в константной области легкой цепи, иммуноглобулины могут быть дополнительно подклассифицированы путем определения типа легкой цепи.

Выявлено пять классов тяжелых цепей- альфа (с двумя подклассами), гамма (с четырьмя подклассами), эксилон, мю и дельта. Соответственно обозначению тяжелой цепи обозначается и класс молекул иммуноглобулинов- А, G, E, M и D.

Именно константные области тяжелых цепей, различаясь по аминокислотному составу у различных классов иммуноглобулинов, в конечном результате и определяют специфические свойства иммуноглобулинов каждого класса.

Известно пять классов иммуноглобулинов, отличающихся по строению тяжелых цепей, молекулярной массе, физико- химическим и биологическим характеристикам: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD. В составе IgG выделяют 4 подкласса (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), в составе IgA- два подкласса (IgA1, IgA2).

Структурной единицей антител является мономер , состоящий из двух легких и двух тяжелых цепей. Мономерами являются IgG, IgA (сывороточный), IgD и IgE. IgM- пентамер (полимерный Ig). У полимерных иммуноглобулинов имеется дополнительная j (joint) полипептидная цепь, которая объединяет (полимеризует) отдельные субъединицы (в составе пентамера IgM, ди- и тримера секреторного IgA).

Основные биологические характеристики антител.

1. Специфичность - способность взаимодействия с определенным (своим) антигеном (соответствие эпитопа антигена и активного центра антител).

2 . Валентность- количество способных реагировать с антигеном активных центров (это связано с молекулярной организацией- моно- или полимер). Иммуноглобулины могут быть двухвалентными (IgG) или поливалентными (пентамер IgM имеет 10 активных центров). Двух- и более валентные антитела навывают полными антителами . Неполные антитела имеют только один участвующий во взаимодействии с антигеном активный центр (блокирующий эффект на иммунологические реакции , например, на агглютинационные тесты). Их выявляют в антиглобулиновой пробе Кумбса, реакции угнетения связывания комплемента.

3. Афинность - прочность связи между эпитопом антигена и активным центром антител, зависит от их пространственного соответствия.

4. Авидность - интегральная характеристика силы связи между антигеном и антителами, с учетом взаимодействия всех активных центров антител с эпитопами. Поскольку антигены часто поливалентны, связь между отдельными молекулами антигена осуществляется с помощью нескольких антител.

5. Гетерогенность - обусловлена антигенными свойствами антител, наличием у них трех видов антигенных детерминант:

- изотипические - принадлежность антител к определенному классу иммуноглобулинов;

- аллотипические- обусловлены аллельными различиями иммуноглобулинов, кодируемых соответствующими аллелями Ig гена;

- идиотипические- отражают индивидуальные особенности иммуноглобулина, определяемые характеристиками активных центров молекул антител. Даже тогда, когда антитела к конкретному антигену относятся к одному классу, субклассу и даже аллотипу, они характеризуются специфическими отличиями друг от друга (идиотипом ). Это зависит от особенностей строения V- участков H- и L- цепей, множества различных вариантов их аминокислотных последовательностей.

Понятие о поликлональных и моноклональных антителах будет дано в следующих разделах.

Характеристика основных классов иммуноглобулинов.

Ig G. Мономеры, включают четыре субкласса. Концентрация в крови- от 8 до 17 г/л, период полураспада- около 3- 4 недель. Это основной класс иммуноглобулинов, защищающих организм от бактерий, токсинов и вирусов. В наибольшем количестве IgG- антитела вырабатываются на стадии выздоровления после инфекционного заболевания (поздние или 7S антитела), при вторичном иммунном ответе. IgG1 и IgG4 специфически (через Fab- фрагменты) связывают возбудителей (опсонизация) , благодаря Fc- фрагментам IgG взаимодействуют с Fc- рецепторам фагоцитов, способствуя фагоцитозу и лизису микроорганизмов. IgG способны нейтрализовать бактериальные экзотоксины, связывать комплемент. Только IgG способны транспортироваться через плаценту от матери к плоду (проходить через плацентарный барьер) и обеспечивать защиту материнскими антителами плода и новорожденного. В отличие от IgM- антител, IgG- антитела относятся к категории поздних- появляются позже и более длительно выявляются в крови.

IgM. Молекула этого иммуноглобулина представляет собой полимерный Ig из пяти субъединиц, соединенных дисульфидными связями и дополнительной J- цепью, имеет 10 антиген- связывающих центров. Филогенетически это наиболее древний иммуноглобулин. IgM- наиболее ранний класс антител, образующихся при первичном попадании антигена в организм. Наличие IgM- антител к соответствующему возбудителю свидетельствует о свежем инфицировании (текущем инфекционном процессе). Антитела к антигенам грамотрицательных бактерий, жгутиковым антигенам- преимущественно IgM- антитела. IgM- основной класс иммуноглобулинов, синтезируемых у новорожденных и младенцев. IgM у новорожденных- это показатель внутриутробного заражения (краснуха, ЦМВ, токсоплазмоз и другие внутриутробные инфекции), поскольку материнские IgM через плаценту не проходят. Концентрация IgM в крови ниже, чем IgG- 0,5- 2,0 г/л, период полураспада- около недели. IgM способны агглютинировать бактерии, нейтрализовать вирусы, активировать комплемент, активизировать фагоцитоз, связывать эндотоксины грамотрицательных бактерий. IgM обладают большей, чем IgG авидностью (10 активных центров), аффинность (сродство к антигену) меньше, чем у IgG.

IgA. Выделяют сывороточные IgA (мономер) и секреторные IgA (IgAs). Сывороточные IgA составляют 1,4- 4,2 г/л. Секреторные IgAs находятся в слюне, пищеварительных соках, секрете слизистой носа, в молозиве. Они являются первой линией защиты слизистых, обеспечивая их местный иммунитет. IgAs состоят из Ig мономера, J-цепи и гликопротеина (секреторного компонента). Выделяют два изотипа- IgA1 преобладает в сыворотке, субкласс IgA2 - в экстраваскулярных секретах.

Секреторный компонент вырабатывается эпителиальными клетками слизистых оболочек и присоединяется к молекуле IgA в момент прохождения последней через эпителиальные клетки. Секреторный компонент повышает устойчивость молекул IgAs к действию протеолитических ферментов . Основная роль IgA- обеспечение местного иммунитета слизистых. Они препятствуют прикреплению бактерий к слизистым, обеспечивают транспорт полимерных иммунных комплексов с IgA, нейтрализуют энтеротоксин, активируют фагоцитоз и систему комплемента.

IgE . Представляет мономер, в сыворотке крови находится в низких концентрациях . Основная роль- своими Fc- фрагментами прикрепляется к тучным клеткам (мастоцитам) и базофилам и опосредует реакции гиперчувствительности немедленного типа. К IgE относятся “антитела аллергии”- реагины. Уровень IgE повышается при аллергических состояниях, гельминтозах. Антигенсвязывающие Fab- фрагменты молекулы IgE специфически взаимодействует с антигеном (аллергеном), сформировавшийся иммунный комплекс взаимодействует с рецепторами Fc- фрагментов IgE, встроенных в клеточную мембрану базофила или тучной клетки. Это является сигналом для выделения гистамина, других биологически активных веществ и развертывания острой аллергической реакции.

IgD. Мономеры IgD обнаруживают на поверхности развивающихся В- лимфоцитов, в сыворотке находятся в крайне низких концентрациях. Их биологическая роль точно не установлена. Полагают, что IgD участвуют в дифференциации В-клеток, способствуют развитию антиидиотипического ответа, участвуют в аутоиммунных процессах.

С целью определения концентраций иммуноглобулинов отдельных классов применяют несколько методов, чаще используют метод радиальной иммунодиффузии в геле (по Манчини)- разновидность реакции преципитации и ИФА.

Определение антител различных классов имеет важное значение для диагностики инфекционных заболеваний . Обнаружение антител к антигенам микроорганизмов в сыворотках крови- важный критерий при постановке диагноза- серологический метод диагностики. Антитела класса IgM появляются в остром периоде заболевания и относительно быстро исчезают, антитела класса IgG выявляются в более поздние сроки и более длительно (иногда- годами) сохраняются в сыворотках крови переболевших, их в этом случае называют анамнестическими антителами.

Выделяют понятия: титр антител, диагностический титр, исследования парных сывороток. Наибольшее значение имеет выявление IgM- антител и четырехкратное повышение титров антител (или сероконверсия - антитела выявляют во второй пробе при отрицательных результатах с первой сывороткой крови) при исследовании парных - взятых в динамике инфекционного процесса с интервалом в несколько дней- недель проб.

Реакции взаимодействия антител с возбудителями и их антигенами (реакция “антиген- антитело ”) проявляется в виде ряда феноменов- агглютинации, преципитации, нейтрализации, лизиса, связывания комплемента, опсонизации, цитотоксичности и могут быть выявлены различными серологическими реакциями.

Динамика выработки антител. Первичный и вторичный иммунный ответ.

Первичный ответ- при первичном контакте с возбудителем (антигеном), вторичный- при повторном контакте. Основные отличия:

Продолжительность скрытого периода (больше- при первичном);

Скорость нарастания антител (быстрее- при вторичном);

Количество синтезируемых антител (больше- при повторном контакте);

Последовательность синтеза антител различных классов (при первичном более длительно преобладают IgM, при вторичном- быстро синтезируются и преобладают IgG- антитела).

Вторичный иммунный ответ обусловлен формированием клеток иммунной памяти. Пример вторичного иммунного ответа- встреча с возбудителем после вакцинации.

Роль антител в формировании иммунитета.

Антитела имеют важное значение в формировании приобретенного постинфекционного и поствакцинального иммунитета.

1. Связываясь с токсинами, антитела нейтрализуют их, обеспечивая антитоксический иммунитет.

2. Блокируя рецепторы вирусов, антитела препятствуют адсорбции вирусов на клетках, участвуют в противовирусном иммунитете.

3. Комплекс антиген- антитело запускает классический путь активации комплемента с его эффекторными функциями (лизис бактерий, опсонизация, воспаление, стимуляция макрофагов).

4. Антитела принимают участие в опсонизации бактерий, способствуя более эффективному фагоцитозу.

5. Антитела способствуют выведению из организма (с мочой, желчью) растворимых антигенов в виде циркулирующих иммунных комплексов.

IgG принадлежит наибольшая роль в антитоксическом иммунитете, IgM- в антимикробном иммунитете (фагоцитоз корпускулярных антигенов), особенно в отношении грамотрицательных бактерий, IgA- в противовирусном иммунитете (нейтрализация вирусов), IgAs- в местном иммунитете слизистых оболочек, IgE- в реакциях гиперчувствительности немедленного типа.

Антитела разных классов имеют об-щие черты строения (рис. 17. 18, 19).

Мономерная молекула иммуноглобулина имеет Y-образную форму и состо-ит из двух тяжелых и двух легких цепей, которые имеют разную длину и объе-динены дисульфидными связями. Цепи состоят из аминокислот определенной последовательности. Молекула иммуноглобулина G имеет два одинаковых Fab- фрагмента, каждый из которых состоит из целой легкой и части тяжелой цепи. Именно здесь содержится антигенсвязывающий сайт (участок). Хвостовая часть молекулы представлена одним Fc-фрагментом (константный участок), обра-зованным продолжением тяжелых цепей. С помощью константного участка иммуноглобулин связывается с рецептором к Fc-фрагменту мембран разных клеток (макрофагов, дендритных клеток). Конечные участки тяжелой и легкой цени Fab-фрагмента достаточно разнообразны (вариабельны) и являются спе-цифическими к определенному антигену . Отдельные зоны этих цепей отлича-ются гипервариабельностью (особенным разнообразием), Шарнирная зона, расположенная между двумя вариабельными и константным участком, позволяет свободно смещаться Fab-фрагментам относительно друг друга и относительно Fc-фрагмента, что имеет важное значение для эффективного взаимодействия антител с антигенными детерминантами возбудителей (позволяет пространст-венно «приспосабливаться» к антигену).

IgM и IgG синтезируются преимущественно в селезенке и регионарных лим-фоузлах внутренних органов, IgA в диффузных скоплениях лимфоидной ткани и солитарных фолликулах слизистых оболочек, a IgE — преимуществен-но в регионарных лимфоузлах, слизистых оболочках и коже .

Т-зависимый синтез антител

Для полноценной активации В-лимфоциты должны получить два сигнала — первый от специфического антигена при распознавании его имму-ноглобулиновым рецептором, а второй от Т-хелпер а путем антигенной презента-ции и взаимодействия молекул CD40 и CD40L Первый сигнал свидетельствует о наличии во внутренней среде клетки антигенной детерминанты, которую спо-собен распознать данный В-лимфоцит. Второй является своеобразным «разреше-нием» со стороны Т-хелпера на синтез специфических антител к ней. Описанные реакции являются основой Т-зависимого синтеза антител .

Антигенная стимуляция

Активация В-клеток происходит после взаимодействия их рецепторов ан-тигенного распознавания со специфическим антигеном, поступившим в орга-низм. Дело в том, что рецепторы антигенного распознавания этих клеток — не что иное, как те же антигенспецифические антитела, которые способен син-тезировать данный В-лимфоцит. Такие антитела не секретируются клетками в тканевую жидкость, а остаются фиксированными на внешней поверхности мембраны В лимфоцита и при связывании специфического антигена активи-руют В-клетку. Но этого стимула недостаточно для полноценной активации, поскольку формируется слабый по силе стимуляционный сигнал.

Антигенная презентация

Необходи-мо дополнительное взаимодействие с активированным антигенспецифическим Т-лимфоцит ом, именуемым хелпером, которое состоит в непосредственном контакте с Т-лимфоцитом и во влиянии синтезированных им иммунных ме-диаторов — цитокинов . Суть непосредственного контакта между двумя лимфоцитами состоит во взаимодействии комплекса иммуногенный пептид — моле-кула HLA II В-лимфоцита с антигенраспознающим рецептором Т-хелпера (т.е. в осуществлении антигенной презентации). Это ведущий механизм отбора на-иболее специфических к антигену В-клеток. Также при контакте лимфоцитов происходит взаимодействие молекулы CD40, которая активно экспрессируется на поверхности В-клетки после связывания специфического антигена, и CD40-лиганда (CD40L), появляющимся на мембране активированного Т-хелпера. Подобное взаимодействие создает костимулирующий сигнал, необходимый для полноценной активации иммунокомпетентных клеток. Важно отметить, что комплексирование CD40-CD40L также необходимо для переключения плазма-тических клеток на синтез иммуноглобулинов другого класса.

Т-независимый син-тез антител

В отдельных случаях, когда в организм поступает патоген, являющийся полимером и состоящий из многократно повторяющихся мономеров с анти-генными свойствами, возможна активация В-лимфоцита при непосредствен-ном взаимодействии с антигенами без участия Т-клеток (Т-независимый син-тез антител). В подобном случае взаимодействие многочисленных антигенов-мономеров патогена с иммуноглобулиновыми рецепторами В-лимфоцита на ограниченном мембранном участке создает достаточно сильный локальный стимуляционный сигнал для активации лимфоцита. Так как активационный сигнал достаточно сильный, необходимость в дополнительном взаимодействии с Т-хелпером отпадает. Следует отметить, что отсутствие Т-хелперной под-держки накладывает существенный отпечаток на качество иммунного ответа . Так, при Т-независимых иммунных реакциях синтезируются лишь иммуно-глобулины класса М и не формируется иммунная память.

Уровень иммуноглобулинов в плазме крови характеризует функциональное состояние В-звена иммунитета (табл. 3).

Существует 5 классов антител (иммуноглобулинов): IgG, IgM, IgA, lgE, IgD, которые отличаются по строению константных участков тяжелых цепей и функциональным свойствам.

Иммуноглобули-ны делятся на классы и подклассы (изоти-пы) в зависимости от строения константных участков тяжелых цепей. Отличия между указанными участками определяют особен-ности функциональных свойств каждого класса иммуноглобулинов.

IgG

IgG — мономер, состоящий из двух тяже-лых и двух легких цепей. Такие антитела являются бивалентными, поскольку содержат лишь два Fab-фрагмента. Класс IgG имеет 4 изотипа: (IgG 1 , IgG 2 , IgG 3 , IgG 4) (см. рис. 20), которые отличаются эффекторными функ-циями и специфичностью. Антитела к липополисахаридам относятся к субклассу IgG 2 , антирезусные антитела — к IgG 4 . Антитела субклассов IgG 1 и IgG 4 принимают участие в опсонизации. Для этого они специфически связываются посредством Fab- фрагментов с возбудителем, а посредством Fc-фрагмента — с соответствую-щими рецепторами фагоцитов, что способствует захвату патогена.

IgG составляет 70-75 % общего пула иммуноглобулинов плазмы крови, проходит через плацентарный барьер, эффективно активирует систему комплемента.

К иммуноглобулинам класса G относятся антитела против большинства ан-тигенов различной природы. В первую очередь с этими иммуноглобулинами связывают защиту от грамположительных бактерий, токсинов, вирусов (напри-мер, от вируса полиомиелита, где IgG принадлежит ведущая роль). Он считается иммуноглобулином вторичного иммунного ответа.

IgA

IgA может встречаться в форме мономеров, димеров и тримеров. Он имеет сы-вороточную (IgA 1 и А 2) и секреторную формы, существенно отличающиеся между собой.

Секреторный иммуноглобулин A

Секреторный иммуноглобулин A (sIgA) состоит из двух молекул сывороточного, объединенных в единую молекулу джоинг-цепью (от англ. to join — соединять) и содержащими секреторный (транспортный) компонент, который обеспечивает защиту от протеолитических ферментов (рис. 20). Секреторный компонент синтезируется эпителием слизистой оболочки, поэтому содержится только в антителах, которые находятся на слизистых. Таким образом, slgA пре-бывает в биологических жидкостях (молозиво, молоко, слюна , бронхиальный и желудочно-кишечный секрет, желчь , моча) и играет важную роль в форми-ровании местных механизмов резистентности. Он противодействует массиро-ванному поступлению антигенов через слизистые оболочки, препятствует при-креплению бактерий к слизистым, нейтрализует энтеротоксины, способствует фагоцитозу. В реакциях гиперчувствительности немедленного типа он действует в качестве блокирующего антитела. Этот иммуноглобулин не проникает через плаценту и не способен активировать систему комплемента. Материал с сайта

IgM

IgM — пентамер, состоящий из пяти молекул IgG, объединенных джоинг-цепью, поэтому он способен связать 10 молекул антигена (рис. 21). На долю IgM приходится около 10% общего количества иммуноглобулинов. К клас-су IgM относится основная масса антител против полисахаридных антигенов и антигенов грамотрицательных бактерий, а также ревматоидный фактор, гематтлютинины крови. Иммуноглобулины этого класса синтезируются в ответ на большинство антигенов на ранних стадиях иммунного ответа, то есть это антитела первичного иммунного ответа . В дальнейшем происходит переклю-чение на синтез IgG (или антител другого класса), которые являются более специфическими и лучше проникают в ткани (имеют меньший размер). IgM вместе с IgA принимает участие в местном иммунитете слизистых оболочек . IgM лучше других антител активирует систему комплемента. Он не проходит через плаценту, но синтезируется плодом .

IgE

IgE — мономер, содержащийся в незначительном количестве в сыворотке крови. Этот иммуноглобулин принимает участие в защите от гельминтов и в ал-лергических реакциях немедленного типа. Защита от гельминтов осуществляется путем связывания IgE через Fab-фрагмент с возбудителем (гельминтом), а через Fc-фрагмент — с рецептором на эозинофиле. Таким образом, происходит реакция антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности (АЗКОЦ), приво-дящая к гибели гельминта. IgE также принимает участие в атопических реакциях.

В последнее время изучается физиологическая роль IgE в защите слизистых. Если инфекционный агент преодолевает преграду образуемую IgA, то в роли следующей линии защиты выступают антитела, относящиеся к классу IgE. Они, связываясь с антигеном Fab-фрагментом, фиксируются Fc-фрагментом на мем-бранах тучных клеток и базофилов. что приводит к высвобождению биологи-чески активных веществ и развитию экссудативной реакции. IgE не проникает через плаценту и не активирует комплемент.

IgD

IgD — антитела с не установленной точно функцией. Известно лишь, что зрелость В-лимфоцитов определяется именно наличием мембранной формы этого иммуноглобулина. IgD не проникает через плаценту и не активирует ком-племент.

На этой странице материал по темам:

Иммуноглобулины

Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) - это белки , относящиеся к подклассу гамма-глобулинов , находящиеся в крови , слюне, молоке и других биологических жидкостях позвоночных животных. Иммуноглобулины синтезируются В-лимфоцитами в ответ на чужеродные вещества определенной структуры - антигены . Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов - например, бактерий и вирусов. Антитела выполняют две функции: антиген-связывающую функцию и эффекторную (например запуск классической схемы активации комплемента и связывание с клетками), являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета , состоят из двух лёгких цепей и двух тяжелых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов иммуноглобулинов - IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающиеся между собой по строению и аминокислотному составу тяжелых цепей.

История изучения

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

Строение антител

Общий план строения иммуноглобулинов: 1) Fc; 3) тяжелая цепь; 4) легкая цепь; 5) антиген-связывающийся участок; 6) шарнирный участок

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа - IgG) гликопротеидами , имеющими сложное строение. Состоят из двух тяжелых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из VH, CH1, шарнира, CH2 and CH3 доменов) и из двух лёгких цепей (L-цепей, состоящих из VL и CL доменов). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fc (от fragment crystallizable - фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA) так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер - IgM). Всего различают пять типов тяжелых цепей (α-, γ-, δ-, ε-и μ- цепи) и два типа легких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

Классификация по тяжелым цепям

Различают пять классов (ещё называемых изотипами ) антител, различающихся по строению и функции. Основная структурная единица всех антител состоит из двух одинаковых тяжелых цепей и двух легких цепей, соединенными дисульфидными мостиками. Изотипы антител отличаются по строению тяжелой цепи (IgG содержат две γ-цепи, IgA- две α-цепи, IgM- две μ- цепи, IgD- две δ-цепи, IgE- две ε-цепи), олигомерному строению, местом синтеза.

• IgG является основным иммуноглобулином сыворотки здорового человека (составляет 70-75 % всей фракции иммуноглобулинов), наиболее активен во вторичном иммунном ответе и антитоксическом иммунитете. Благодаря малым размерам (коэффициент седиментации 7S, молекулярная масса 146 кДа) является единственной фракцией иммуноглобулинов, способной к транспорту через плацентарный барьер и тем самым обеспечивая иммунитет плода и новорожденного.
• IgM представляют собой пентамер основной четырехцепочечной единицы, содержащей две μ- цепи. Появляются при первичном иммунном ответе на неизвестный антиген, составляют до 10 % фракции иммуноглобулинов. Являются наиболее крупными иммуноглобулинами (970 кДа).
• IgA сывороточный IgA составляет 15-20 % всей фракции иммуноглобулинов, при этом 80 % молекул IgA представлено в мономерной форме у человека. Секреторный IgA представлен в димерной форме в комплексе секреторным компонентом, содержится в серозно-слизистых секретах (например в слюне , молозиве , молоке , отделяемом слизистой оболочки мочеполовой и респираторной системы).
• IgD составляет менее одного процента фракции иммуноглобулинов плазмы, содержится в основном на мембране некоторых В-лимфоцитов. Функции до конца не выяснены, предположительно является антигенным рецептором для В-лимфоцитов, еще не представлявшихся антигену.
• IgE- связан с мембранами базофиллов и тучных клеток, в свободном виде в плазме почти отсутствует. Связан с аллергическими реакциями.

Специфичность антител

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

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

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

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

Клонально-селеционная теория :

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

Вариабельность антител

Антитела являются чрезвычайно вариабельными (в организме одного человека может существовать до 0,1 миллиарда вариантов антител). Все разнообразие антител проистекает из вариабельности как тяжелых цепей, так и легких цепей. У антител, вырабатываемых тем или иным организмом в ответ на те или иные антигены, выделяют:

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

Контроль пролиферации

Наиболее эффективный контролирующий механизм заключается в том, что продукт реакции одновременно служит ее ингибитором. Этот тип отрицательной обратной связи имеет место при образовании антител. Действие антител нельзя объяснить просто нейтрализацией антигена, потому что целые молекулы IgG подавляют синтез антител намного эффективнее, чем F(ab")2 -фрагменты. Предполагают, что блокада продуктивной фазы T-зависимого B-клеточного ответа возникает в результате образования перекрестных связей между антигеном, IgG и Fc - рецепторами на поверхности B-клеток. Инъекция IgM , усиливает иммунный ответ.Так как антитела именно этого изотипа появляются первыми после введения антигена, то на ранней стадии иммунного ответа им приписывается усиливающая роль.

• А. Ройт, Дж. Брюсстофф, Д. Мейл. Иммунология- М.: Мир, 2000 - ISBN 5-03-003362-9
• Иммунология в 3 томах / Под. ред. У. Пола.- М.:Мир, 1988
• В. Г. Галактионов. Иммунология- М.: Изд. МГУ, 1998 - ISBN 5-211-03717-0

См. также

• Абзимы - каталитически активные антитела

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Иммуноглобулины" в других словарях:

Антитела, сложные белки (глико–протеиды), которые специфически связываются с чужеродными веществами – антигенами; главные эффекторные молекулы гуморального иммунитета. Содержатся вглобулиновой фракции сыворотки крови, в лимфе, в слюне и на… … Словарь микробиологии

Современная энциклопедия

Белки (гликопротеиды), обладающие активностью антител. Содержатся главным образом в глобулиновой фракции плазмы (сыворотки) крови позвоночных животных и человека. Синтезируются плазматическими клетками и участвуют в создании иммунитета. Препараты … Большой Энциклопедический словарь

Ig, антитела, сложные белки (гликопротеиды), к рые специфически связываются с чужеродными веществами антигенами; гл. эффекторные молекулы гуморального иммунитета. Содержатся в глобулиновой фракции сыворотки крови, в лимфе (циркулирующие антитела) … Биологический энциклопедический словарь

иммуноглобулины - Ig Препараты для пассивной иммунизации, содержащие антитела. Ранее известны как гамма глобулины. [Англо русский глоссарий основных терминов по вакцинологии и иммунизации. Всемирная организация здравоохранения, 2009 г.] Тематики вакцинология,… … Справочник технического переводчика

Иммуноглобулины - (от латинского immunis свободный от чего либо и globus шар), глобулярные белки позвоночных животных и человека, обладающие активностью антител; вырабатываются В лимфоцитами. Содержатся главным образом в плазме крови и других жидкостях организма.… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

- (Ig), группа близких по хим. природе и св вам глобулярных белков позвоночных животных и человека, к рые обычно обладают св вами антител, т. е. специфич. способностью соединяться с антигеном, к рый стимулирует их образование. И. продуцируются В… … Химическая энциклопедия

Ов; мн. (ед. иммуноглобулин, а; м.). Белки, содержащиеся в плазме крови, обладающие активностью антител и способствующие появлению иммунитета у позвоночных животных и человека. * * * иммуноглобулины белки (гликопротеиды), обладающие активностью… … Энциклопедический словарь

иммуноглобулины - (Ig, от лат. immunis — свободный от чего либо и globus — шар), глобулярные белки позвоночных, продуцируемые лимфоцитами и обладающие, как правило, активностью антител. Понятия «И.» и «гамма глобулины» нельзя употреблять как синонимы,… … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь

- (иммуно + глобулины; син. глобулины иммунные) глобулины человека и животных, выполняющие функцию антител … Большой медицинский словарь