Иммунная система Часть 7 Антитела, комплемент
Иммунная система работает, чтобы уничтожить антигены, используя иммунные клетки и особые молекулы. Завершение иммунного ответа происходит, когда антиген изолирован или уничтожен. Память о нем сохраняется для быстрой реакции при новой встрече.
Антитела
Антитела – главный молекулярный компонент гуморального иммунного ответа. Они секретируются плазматическими клетками, образованными из В-лимфоцитов. Распознают последовательности белков, полисахаридов и других структур конкретного антигена, точно соединяются с ним по поверхностным свойствам, подходя как ключ к замку. Благодаря наличию сходных структур, один и тот же вид антител перекрестно реагирует на разные антигены. По строению антитела представляют собой иммуноглобулины Ig нескольких классов.
Иммуноглобулин М IgM – первый вид антител, который формируется после встречи с новым антигеном. Циркулируя по крови, он связывает антиген и активирует комплемент, облегчая фагоцитоз. Каждый IgM связывает много антигенов, но эти связи непрочные. Он неидеально подходит к замку и больше похож на грубую заготовку ключа, поэтому часто бывают перекрестные реакции с другими антигенами.
Иммуноглобулин G IgG является наиболее распространенным иммуноглобулином в крови, но обнаруживается и в тканях. Это единственный иммуноглобулин, который проходит через плацентарный барьер во время беременности, обеспечивая иммунную защиту новорожденного в первые месяцы жизни. Для его формирования в первичном иммунном ответе требуется несколько дней и активная поддержка Т-лимфоцитов. Этот ключик более отточенный, причем чем больше проходит времени, тем идеальнее он подходит к замку. Свойство «идеальности» связывания с антигеном называется авидность. Именно поэтому при повторной встрече, высокоавидные IgG действуют более эффективно и быстро.
Иммуноглобулин А IgA присутствует в небольшом количестве в крови, но работает преимущественно в виде секреторного sIgA на поверхностях слизистых оболочек и в секретах (слюна, слезная жидкость, молозиво).
Иммуноглобулин D IgD связан с IgM на поверхности молодых В-лимфоцитов. Его уровни в крови очень низкие, а функция не известна.
Иммуноглобулин Е IgE присутствует в крови, на слизистых оболочках дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта в небольшом количестве. Он обладает высоким сродством к рецепторам тучных клеток и базофилов. Если антиген взаимодействует с IgE на поверхности этих клеток, происходит их дегрануляция. Это выход содержимого гранул клеток, вызывающих острую аллергическую воспалительную реакцию.
Система комплемента
Система комплемента – это особый тип молекул (белки, ферменты и их предшественники), которые помогают в иммунном ответе. Система комплемента связывает врожденный и приобретенный иммунитет, т.к. участвует в фагоцитозе, выработке антител, уничтожении чужеродных клеток.
Компоненты системы комплемента выполняют множество функций: стимулируют хемотаксис (направленное движения лейкоцитов к антигенам), запускают дегрануляцию тучных клеток независимо от связывания антигена с IgE, помогают фагоцитирующим клеткам связывать антигены (опсонизация) и многое другое. Компоненты комплимента обозначаются буквой С и цифрой, обозначающей очередность их открытия (от С1 до С9), просто буквами (фактор B, фактор D) или имеют название (пропердин).
Активация комплимента происходит под действием иммунных комплексов, образованных связками антиген-антитело, либо же в ответ на крупные антигены и белки острой фазы.
Врожденный и приобретенный дефицит компонентов комплемента существенно снижает устойчивость организма к инфекционным агентам.
Белки воспаления
Воспаление – это местная и общая реакция организма в ответ на раздражитель. Его цель устранить причину повреждения и восстановить ткань в месте повреждения. Раздражители бывают механическими (травма), химическими (ожог, кислоты), инфекционными (бактерии, вирусы и их токсины), иммунными (комплексы антиген-антитело, комплемент).
Белки острой фазы – белки плазмы, уровень которых резко повышается или, в некоторых случаях, понижается при ответе на поражение тканей. Образуются они преимущественно в печени под действием высоких уровней ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО-альфа в крови. Наиболее резко повышаются уровни:
Они повышаются через несколько часов после начала воспаления, способствуют активации комплемента, облегчают фагоцитоз, помогают ограничивать повреждение тканей, повышают сопротивляемость организма к инфекциям, способствуют заживлению тканей и прекращению воспаления. Альфа-1-кислый гликопротеин также является транспортным белком.
К белкам острой фазы воспаления относят фибриноген, ферритин, гаптоглобин, церулоплазмин и другие белки. Например, фибиронген помимо основной функции формирования тромба и остановки кровотечения, которые способствуют заживлению тканей, способен также усиливать фагоцитоз. Уровни фибриногена увеличиваются при воспалении и являются основной причиной повышения скорости оседания эритроцитов (СОЭ) в анализах.
Измерение уровней белков острой фазы указывают на воспаление, инфекцию или травму, но не помогают определить причину их возникновения.
В крови содержится еще много других молекулярных компонентов, которые участвуют так или иначе в воспалении и иммунном ответе. Дисбаланс их работы способствует либо чрезмерному ответу с поражением собственных тканей, развитием аутоиммунной патологии, либо наоборот, слабому ответу с развитием хронического воспалительного процесса.
Источник
Научная электронная библиотека
Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) – это особый класс гликопротеинов (т.е. белков с присоединенных к ним углеводными остатками), присутствующих в сыворотке крови, тканевой жидкости или на клеточной мембране, которые распознают и связывают антигены. Иммуноглобулины синтезируются В-лимфоцитами (плазматическими клетками) в ответ на вещества определенной структуры – антигены. Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных и нежелательных эндогенных объектов – например, бактерий и вирусов, опухолевых клеток и др. Они являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета. Антитела выполняют две функции: антиген-связывающую и эффекторную (вызывают тот или иной иммунный ответ, например, запускают классическую схему активации комплемента).
Антитела синтезируются плазматическими клетками, которыми становятся В-лимфоциты 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 антигена.
Антитела являются относительно крупными (~150 кДа для IgG) гликопротеинами, имеющими сложное строение. Антитела состоят из двух идентичных тяжелых цепей и из двух идентичных лёгких цепей, т.е.
фрагментов с меньшим и большим молекулярным весом (рис. 3). 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 Fc (англ. fragment crystallizable – фрагмент, способный к кристаллизации). Fab фрагменты называются также вариабельной областью антител, т.к. именно их строение определяет связывающую функцию Ат и варьируется в зависимости от структуры антигена. Fc фрагмент называется константной областью Ат, т.к. у особей данного вида для всех молекул Ат этот фрагмент является идентичным.
В зависимости от выполняемых функций антитела могут существовать как в различных формах (классы иммуноглобулинов): мономерной (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA) или в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер – IgM). Схематичное строение
Иммуноглобулины класса G (IgG) – основной иммуноглобулин сыворотки здорового человека, составляет 70–75 % всей фракции иммуноглобулинов. IgG наиболее активны во вторичном иммунном ответе и антитоксическом иммунитете. Являются единственной фракцией иммуноглобулинов, способной к транспорту через плацентарный барьер и тем самым обеспечивают иммунитет плода и новорожденного. IgG являются самыми небольшими молекулами по сравнению с другими классами Ig (молекулярная масса М = 146 кДа).
Иммуноглобулины класса А (IgA) содержатся в сыворотке (15–20 %
всей фракции Ig), в секреторном компоненте: слюне, слезах, молозиве, молоке, отделяемом слизистой оболочки мочеполовой
и респираторной системы. IgA представлены в виде мономеров (80 % в сыворотке), димеров (в секрете), и тримеров. Средняя молекулярная масса IgA М = 500 кДа.
Иммуноглобулины класса М (IgM) являются пентамерами IgG и составляют до 10 % фракции иммуноглобулинов. Появляются IgM при первичном иммунном ответе B-лимфоцитами на неизвестный антиген. IgM встроены в плазматическую мембрану B-лимфоцитов и выполняют роль антиген распознающего рецептора. Средняя молекулярная масса IgМ М = 970 кДа.
Иммуноглобулины класса Е (IgE) – мономеры. Их функция заключается в связывании с поверхностью базофилов и тучных клеток, с последующим присоединением к ним антигена, при этом происходит дегрануляцию и выброс в кровь гистамина и серотонина – медиаторов воспаления. IgE участвуют в защите от паразитарных инфекций, обуславливают многие аллергические реакции. М = 200 кДа.
Рис. 6. Классы иммуноглобулинов
Антитела также классифицируют по типу антигена и, соответственно, по выполняемым Ат функциям. По этому принципу можно выжделить несколько основных классов антител:
● Антиинфекционные или антипаразитарные антитела, вызывающие гибель или нарушение жизнедеятельности возбудителя инфекции либо паразита.
● Антитоксические антитела, не вызывающие гибели самого возбудителя или паразита, но обезвреживающие вырабатываемые им токсины, либо другие экзогенные токсические вещества.
● «Антитела-свидетели заболевания», наличие которых в организме сигнализирует о знакомстве иммунной системы с данным антигеном (возбудителем) в прошлом или о текущем присутствии этого антигена (возбудителя), но которые не играют существенной роли в борьбе организма с возбудителем (не обезвреживают ни самого возбудителя, ни его токсины, а связываются со второстепенными белками возбудителя).
● Естественные антитела – антитела к эндогенным соединениям, присутствующие в здоровом организме и выполняющие регулятор-
ные функции;
● Аутоагрессивные антитела, или аутологичные антитела, аутоантитела – антитела, способные образовываться из естественных антител и вызывающие разрушение или повреждение нормальных, здоровых тканей самого организма хозяина и запускающие механизм развития аутоиммунных заболеваний.
● Аллореактивные антитела, или гомологичные антитела, аллоантитела – антитела против антигенов тканей или клеток других организмов того же биологического вида. Аллоантитела играют важную роль в процессах отторжения аллотрансплантантов, например, при пересадке почки, печени, костного мозга, и в реакциях на переливание несовместимой крови.
● Гетерологичные антитела, или изоантитела – антитела против антигенов тканей или клеток организмов других биологических видов. Изоантитела являются причиной невозможности осуществления ксенотрансплантации даже между эволюционно близкими видами (например, невозможна пересадка печени шимпанзе человеку) или видами, имеющими близкие иммунологические и антигенные характеристики (невозможна пересадка органов свиньи человеку). К изоантителам относятся также вторичные (антивидовые) антитела, используемые в различных видах ИХМ.
● Антиидиотипические антитела – антитела против антител, вырабатываемых самим же организмом. Этот вид антител специфичен
к вариабельному участку антител, так называемому идиотипу. Антиидиотипические антитела играют важную роль в связывании и обезвреживании избытка антител, в иммунной регуляции выработки антител. Кроме того, антиидиотипическое «антитело против антитела» зеркально повторяет пространственную конфигурацию исходного антигена, против которого было выработано исходное антитело (рис. 5). И тем самым антиидиотипическое антитело служит для организма фактором иммунологической памяти, аналогом исходного антигена, который остаётся в организме и после уничтожения исходных антигенов. В свою очередь, против антиидиотипических антител могут вырабатываться анти-антиидиотипические антитела и т.д.
Рис. 7. Строение активного центра первичных и антиидиотипических антител
Источник