Виды антител

Виды антител

Синтез антител является одной из форм иммунного ответа на внедрение антигена.

Антитела – это белки, специфически реагирующие с антигенами и относящие

к g- глобулиновой фракции сыворотки крови, поэтому их называют иммуноглобулины и обозначают Jg. Они синтезируются В-лимфоцитами.

Строение антител – универсальное, 2 пары полипептидных цепей: 2 тяжелые (H) и

2 легкие (Z) цепи . кот. соединены между собой попарно дисульфидными связями (-S-S-)

Вторичная структура – доменное строение, отдельные участки цепи свернуты в глобулы (домены) в составе тяжелой цепи – 4-5, легкой –2. Каждый домен состоит » из 110 аминокислотных остатков.

C-домены — имеют постоянную структуру полипептидной цепи.

V-домены – переменчивая структура.

Легкая цепь — по 1-му C- и V-домену, а тяжелая — один V-домен и 3-4 С-домена.

Домены легкой и тяжелой цепи совместно образуют участок, кот. специфически связывается с антигеном –Fab-фрагмент. Также в каждой молекуле антитела имеется

Fc-фрагмент, кот. отвечает за взаимодействие с комплементом и его активацию.

Механизм взаимодействия антитела с антигеном – взаимодействие происходит за счет антигенсвязывающего центра (Fab-фрагмента), антитела, кот. связывается с антигенной детерминантой. Эффективность этого взаимодействия зависит от условий –pH среды, солевого состава, осмотической плотности и температуры среды.

В зависимости от строения тяжелой цепи различают 5 классов (изотипов) иммуноглобулинов: JgG, JgM, JgA, JgE, JgD.

JgG- составляет основную массу Jg сыворотки крови (70-80%). JgG-мономер, имеет

2 антигенсвязывающих центра, т.е. может связать 2 молекулы антигена, легко проходит через плацентарный барьер и обеспечивает гуморальный иммунитет новорожденного

в первые 3-4 месяца после рождения.

JgM-наиболее крупные молекулы из всех Jg.

JgM-пентамер, имеет 10 антигенсвязывающих центров, 5-10% всех сывороток Jg. Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами, определяется уже на 20 неделе внутриутробного развития, не проходит через плаценту.

Обнаружение JgM в сыворотке крови новорожденного указывает на бывшую внутриутробную инфекцию или дефект плаценты.

JgA-: а) сывороточный JgA -10-15% сывороточный Jg

б) секреторный- основной фактор местного иммунитета слизистых оболочек ЖКТ, мочеполовой системы и респираторного тракта. Он препятствует адгезии (связыванию) микробов на эпителиальных клетках и распространению инфекции в пределах слизистых оболочек.

JgE- реагины, 0,002% всех Jg, участвует в развитии аллергическая реакции I типа.

JgD- весь содержится в сыворотке крови, 0,02% всех Jg, (является рецептором предшественников В- лимфоцитов).

1. Нормальные антитела:

а) изогемагглютитинины – антитела против антигенов групп крови (система АВО), против бактерий кишечной группы, кокков и некоторых вирусов, постояно образуются в организме (без явной антигенной стимуляции).

2. Моноклональные антитела: синтезируются В-лимфоцитами и их клонами, имеют строгую специфичность (гибридомы-гибриды В-лимфоцитов с опухолевыми клетками®выработка специфических антител + “ бессмертие” опухолевых клеток; используется в диагностике и фармакологии).

3. Полные и неполные антитела – деление основано на способнрсти образовывать в реакции агглютинации хорошо различимый иммунный комплекс ( полные антитела, JgM, JgA и JgG с двумя антигенсвязывающими центрами)

Неполные – комплекс не образуют, хотя связь с антигеном осуществляют. Причиной является нарушение второго антигенсвязывающего центра антитела.

Динамика антителопродукции: выработка антител, их накопление и исчезновение определяет иммунный ответ, различают:

1. Первичный иммунный ответ – а) появление антител через 1-4 дня после антигенного вмешательства ( латентная, или индуктивная фаза).

б) продуктивная фаза – 5- 15 суток, период логарифмического возрастания количества антител в крови, достижение их max.

в) период снижения концентрации антител в крови ( 1-3 месяца).

2. Вторичный иммунный ответ – в случае повторной иммунизации через 2-4 недели, несколько месяцев и даже – несколько лет. Он основан на иммунологической памяти. Для него характерно:

а) укороченная латентная фаза (несколько часов-1-2 сутки)

б) > интенсивное нарастание антител в продуктивной фазе.

Иммунологическая память: в организме переболевших или вакцинированых людей образуются клетки памяти, кот. переходят в состояние покоя после 2-3 деления. Они сохраняются в организме годами, их память о предшествующем. антигенном стимуле определяет возможность выработке антител на повторное заболевание или ревакцинацию.

Иммунологическая толерантность – явление, противоположное иммунному ответу и иммунологической памяти на введение антигена развивается инертность и отсутствие ответа.

Толерантность вызывает антигены-толерогены, ими могут стать любые антигены, но особенно – полисахариды.

а) врожденная – осуществляется с помощью введение в организм иммунодепрессантов (вещества – подавляющие иммунитет). Также при введении антигена в эмбриональный период или в период или в первые дни после рождения происходит блокирование В-клеток, продуцирующих антитела и развиваются толерантность.

Киллинг, опосредованный клетками-осуществляется клетками – киллерами (активированые фагоциты, Т-киллеры, К-клетки, NK-клетки). Мишенью для них являются опухолевые, мутантные или зараженные вирусами клетки, грибы, простейшие, гельминты, некот. бактерии и др. чужеродные клетки. Киллеры вырабатывают ряд веществ, которые обладают токсическим и разрушающим действием при контакте с клетками-мишенями.

Виды антител

Антитело— особый растворимый белок с определённой биохимической структурой — иммуноглобулин,который присутствует в сыворотке крови и других биологических жидкостях и предназначен для связывания антигена.

Антитела (анти- + тела) — глобулины сыворотки крови человека и животных, образующиеся в ответ на попадание в организм различных антигенов (принадлежащих бактериям, вирусам, белковым токсинам и др.) и специфически взаимодействующие с этими антигенами.

Иммуноглобулины составляют 15-20% белков плазмы крови, а также находятся и в других жидкостях организма. В состав -глобулинов входит 18 аминокислот, из которых в наибольшем количестве содержатся оксиаминокислоты, дикарбоновые аминокислоты, глутаминовая и аспаргиновая аминокислоты, треонин, серин и валин.

1. Специфическое распознование и связывание антигена, который был причиной их образования, с последующим представлением его макрофагам и лимфоцитам.

2. Антитела обусловливают также повреждение тканевых базофилов (тучных клеток);

3. Антитела лизируют клетки, содержащие специфические антигенные субстанции;

4. Антитела оказывают опсонирующее влияние;

5. Антитела активируют систему комплемента.

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).

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, в случае если детерминантная группа антигена полностью вместится в щель активного центра антител.

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 ( исходя из класса иммуноглобулина ) C домена.

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

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.

Виды антител

В процессе формирования приобретенного инфекционного иммунитета важная роль принадлежит антителам (анти — против, тело — русское слово, т. е. вещество). И хотя чужеродный антиген блокируется специфическими клетками организма и подвергается фагоцитозу, активное действие на антиген возможно лишь при наличии антител.

Антитела — специфические белки, иммуноглобулины, образующиеся в организме под воздействием антигена и обладающие свойством специфически с ним связываться и отличающиеся от обычных глобулинов наличием активного центра.

Антитела являются важным специфическим фактором защиты организма против возбудителей болезней и генетически чужеродных веществ и клеток.

Антитела образуются в организме в результате инфицирования (естественная иммунизация), или вакцинации убитыми и живыми вакцинами (искусственная иммунизация), или контакта лимфоидной системы с чужеродными клетками, тканями (трансплантанты) либо с собственными поврежденными клетками, ставшими аутоантигенами.

Антитела относятся к определенной фракции белка, главным образом к a -глобулинам, обозначаемым IgY.

Антитела делятся на группы:

• первая — небольшие молекулы с константой седиментации 7S (a-глобулины);
• вторая — большие молекулы с константой седиментации 19 S (a — глобулины).

Молекула антитела включает четыре полипептидные цепи, состоящие из аминокислот. Две из них тяжелые (м.м. 70000 дальтон) и две легкие (м.м. 20000 дальтон). Легкие и тяжелые цепи связаны между собой дисульфидными мостиками. Легкие цепи являются общими для всех классов и подклассов. Тяжелые цепи имеют характерные особенности строения у каждого класса иммуноглобулинов.

В молекуле антитела имеются активные центры, располагающиеся на концах полипептидных цепей и специфически реагирующие с антигеном. Неполные антитела одновалентны (антидетерминанта одна), полные имеют две, реже более антидетерминантны (рис.4).

Рис. 4. Структура иммуноглобулина.

Отличие специфических иммуноглобулинов в строении тяжелых цепей, в пространственном рисунке антидетерминант. Согласно классификации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), различают пять классов основных иммуноглобулинов: IgG циркулируют в крови, составляют 80% всех антител. Проходят через плаценту. Молекулярная масса 160000. Размер 235 х 40А o . Важны как специфический фактор иммунитета. Обезвреживают антиген путем его корпускуляризации (преципитации, осаждения, агглютинации), что облегчает фагоцитоз, лизис, нейтрализацию. Способствуют возникновению аллергических реакций замедленного типа. По сравнению с другими иммуноглобулинами IgG относительно термоустойчив — выдерживает нагревание при 75 o С 30 мин.

Ig M, — циркулирует в крови, составляя 5-10% всех антител. Молекулярная масса 950000, константа седиментации 19 S, функционально пятивалентен, первым появляется после заражения или вакцинации животного. Ig M не участвует в аллергических реакциях, не проходит через плаценту. Действует на грамположительные бактерии, активизирует фагоцитоз. К классу Ig M относят антитела групп крови человека — А, В, О.

Ig A, — включает два вида: сывороточный и секреторный. Сывороточный Ig A имеет молекулярную массу 170000, константа седиментации 7 S. Не обладает способностью преципитировать растворимые антигены, принимает участие в реакции нейтрализации токсинов, термоустойчив, синтезируется в селезенке, лимфатических узлах и в слизистых оболочках и поступает в секреты — слюну, слезную жидкость, бронхиальный секрет, молозиво.

Секреторный Ig A (S Ig A) характеризуется наличием структурного добавочного компонента, представляет собой полимер, константа седиментации 11 S и 15 S, молекулярная масса 380000, синтезируется в слизистых оболочках. Биологическая функция S Ig A заключается в основном в местной защите слизистых оболочек, например при заболеваниях желудочно-кишечного тракта или дыхательного. Обладают бактерицидностью и опсоническим эффектом.

Ig D, — концентрация в сыворотке крови не более 1%, молекулярная масса 160000, константа седиментации 7 S. Ig D обладает активируемой активностью, не связывается с тканями. Отмечено увеличение его содержания при миеломной болезни человека.

Ig E, — молекулярная масса 190000, константа седиментации 8,5 S. Ig E термолабилен, прочно связывается с клетками тканей, с тканевыми базофилами, принимает участие в реакции гиперчувствительности немедленного типа. Ig E играет защитную роль при гельминтозах и протозойных болезнях, способствует усилению фагоцитарной активности макрофагов и эозинофилов.

Антитела лабильны к температуре 70 0 С, и спирты денатурируют их. Активность антитела нарушается при изменении (отключении) pH среды, электролитов и др.

Все антитела имеют активный центр — площадь участка в 700 А o , что составляет 2% поверхности антитела. Активный центр состоит из 10-20 аминокислот. Чаще всего в них присутствуют тирозин, лизин, триптофан. К положительно заряженным гаптенам антитела имеют отрицательно заряженную группировку — СООН — . К гаптенам, заряженным отрицательно, присоединяется группировка NH₄ + .

Антитела обладают способностью отличать один антиген от другого. Они взаимодействуют только с теми антигенами (за редким исключением), против которых они выработаны и подходят к ним по пространственной структуре. Эта способность антитела получила название комплиментарности.

Специфичность антитела обусловлена химической структурой, пространственным рисунком антидетерминант. Она связана с первичной структурой (чередованием аминокислот) белковой молекулы антитела.

Тяжелые и легкие цепи иммуноглобулинов обусловливают специфичность активного центра.

В последнее время обнаружено, что существуют антитела против антител. Они останавливают действие обычных антител. На основе этого открытия возникает новая теория — сетевая регуляция иммунной системы организма.

Теория образования антител затрагивает ряд вопросов из различных смежных дисциплин (генетики, биохимии, морфологии, цитологии, молекулярной биологии), стыкующихся в настоящее время с иммунологией. Существует несколько гипотез синтеза антител. Наибольшее признание получила клонально-селекционная гипотеза Ф. Бернета. Согласно ей, в организме присутствует более 10000 клонов лимфоидных и иммунологически компетентных клеток, способных реагировать с различными антигенами или их детерминантами и вырабатывать антитела. Допускается, что клоны таких клеток способны вступать в реакцию с собственными белками, в результате чего уничтожаются. Так погибают клетки, образующие антиагглютинины против А — антигена у организмов с группой крови А и анти — В — агглютины с группой крови В.

Если эмбриону ввести какой- либо антиген, то аналогичным образом он уничтожает соответствующий клон клеток, и новорожденный в течение всей последующей жизни будет толерантным к данному антигену. Теперь у новорожденного осталось только «свое», либо попавшее извне «чужое», которое распознается мезенхимными клетками, на поверхности которых имеются соответствующие рецепторы «флажки» — антидетерминанты. По мнению Ф. Бернета, мезенхимная клетка, получившая антигенное раздражение, дает начало популяции дочерних клеток, которые вырабатывают специфические (соответствующие антигену) антитела. Специфичность антител зависит от степени их взаимодействия с антигеном.

В формировании комплекса антиген-антитело участвуют возникающие между ионными группами кулоновские силы и силы притяжения Ван-Дер-Ваальса, полярные силы и силы Лондона, межатомные ковалентные связи.

Известно, что взаимодействуют они как целые молекулы. Поэтому на одну молекулу антигена приходится значительное количество молекул антител. Они создают слой толщиной до 30 А o . Комплекс антиген-антитело разъединим с сохранением первоначальных свойств молекул. Первая фаза соединения антитела с антигеном неспецифическая, невидимая, характеризуется абсорбцией антитела на поверхности антигена или гаптена. Протекает при температуре 37 o С за несколько минут. Вторая фаза специфическая, видимая, завершается феноменом агглютинации, преципитации или лизиса. В этой фазе необходимо присутствие электролитов, а в некоторых случаях и комплемента.

Несмотря на обратимость процесса, комплексообразование между антигеном и антителом играет положительную роль в защите организма, которая сводится к опсонизации, нейтрализации, иммобилизации и ускоренной элиминации антигенов.

По характеру воздействия на антиген различают антитела:

1. коагулирующие (преципитины, агглютинины), облегчают фагоцитоз;
2. лизирующие (комплементсвязывающие: бактериолизисы, цитолизисы, гемолизисы), вызывают растворение антигена;
3. нейтрализующие (антитоксины), лишают антиген токсичности.

Реакция антиген-антитело может быть для организма полезной, вредной или индифферентной. Положительное влияние реакции в том, что она нейтрализует яды, бактерии, облегчая фагоцитоз, преципитирует белки, лишая их токсичности, лизирует трепонемы, лептоспиры, животные клетки.

Комплекс антиген-антитело может быть причиной лихорадки, расстройства клеточной проницаемости, интоксикации. Может возникнуть гемолиз, анафилактический шок, крапивница, сенная лихорадка, бронхиальная астма, аутоиммунное расстройство, отторжение трансплантата, аллергические реакции.

В иммунной системе нет готовых структур, вырабатывающих антитела и осуществляющих реакции иммунитета. Антитела образуются в ходе иммуногенеза.

Вопросы для самоконтроля.

1. Дайте определение терминам: антитела, комплементарность антител
2. Назовите две группы и охарактеризуйте пять классов антител
3. Нарисуйте схематическую структру антител
4. Изложите сущность клонально-селекционной теории образования антител