(IgG, м.м. 150 кД) составляют большинство иммуноглобулинов сыворотки крови (75-85%) при средней концентрации 10 г/л (8-12 г/л). IgG различаются по строению Fc-фрагмента.Известно четыре IgG субкласса:IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, процентное соотношение уровней - 60:20:15:5, соответственно. Снижение концентрации IgG обозначается как гипогаммаглобулинемия IgG, увеличение - гипергаммаглобулинемия IgG. Антитела класса IgG образуются при вторичном иммунном ответе на определенные антигены, поэтому они составляют основную массу антител в борьбе организма с инфекциями. Путем образования комплекса с антигеном, IgG антитела активируют систему комплемента по классическому пути. Только IgG иммуноглобулины способны проникать от матери через плаценту в организм плода. Эти антитела защищают новорожденных от инфекций.
Иммуноглобулины класса М
(IgM, м.м. 950 кД) встречаются в сыворотке крови в концентрации от 0.8 до 1.5 г/л, в среднем около 1 г/л, но их уровень сильно увеличивается при инфекциях. В крови IgM содержатся в виде пентамеров, состоящих из 5-ти мономеров, соединенных J-цепью. Такие молекулы имеют 10 активных центров и могут связывать от 5 до 10 антигенных детерминант. Антитела IgM синтезируются в организме обычно при первичном иммунном ответе. Из-за большого числа активных центров IgM антитела относятся к высокоавидным. В комплексе IgM с антигеном данные антитела более эффективно активируют комплемент по сравнению с IgG. В виде мономеров молекулы IgM служат рецепторами на В-клетках.
Иммуноглобулины класса А
(IgA) встречаются как в крови, так и в секретах слизистых оболочек. В сыворотке крови концентрация IgA около 2 г/л (от 1,5 до 3 г/л) IgA. В крови молекулы IgA находятся в виде мономеров, а в секретах – в форме димеров. Димеры отличаются наличием особой J-цепи, сшивающей два мономера в районе Fc-фрагмента, а также секреторного компонента, который связывается с IgA в эпителиальной клетке. Данный компонент (гликопротеид) обеспечивает прохождение IgA через эпителиальную клетку и защищает IgA от расщепления протеолитическими ферментами секретов. Секреторные IgA (sIgA) очень важны в формировании местного иммунитета. Они препятствуют прикреплению микроорганизмов к эпителию слизистых оболочек, а также опсонируют микробные клетки и усиливают фагоцитоз. Также IgA препятствуют адсорбции и репродукции вирусов в клетках эпителия. Подсчитано, что в слизистой оболочке кишечника синтезируется ежедневно около 3 г секреторного IgA. Значительное количество IgA также выделяется со слизью из носа. Новорожденные дети получают секреторный IgA с молоком матери.
Иммуноглобулины класса D
(IgD) выявляются в сыворотке крови в концентрации 0.03-0.04 г/л. Они служат клеточными рецепторами на созревающих В-лимфоцитах. Количество IgD увеличивается при ряде вирусных инфекциях.
Иммуноглобулины класса Е
(IgE, м.м. 190 кД) определяют в сыворотке крови в концентрации около 0,00005 г/л. В аллергологии относительной нормой содержания IgE является диапазон от 0 до 100 МЕ/мл (МЕ - международная единица равна 2,4 нг). При аллергических заболеваниях содержание IgE в крови увеличивается, в том числе за счет молекул IgE, специфичных к определенному аллергену (sIgE). Эти sIgE молекулы несколько различаются по строению (степени гликозилирования) от естественных IgE иммуноглобулинов. sIgE антитела есть в секрете слизистых оболочек носа, бронхов кишечника и других слизистых.
Исходно у новорождённых в крови содержится только материнскийIgG на уровне 8-10 г/л, концентрация которого снижается к 5-6 месяцам до 5 г/л, а затем увеличивается за счет синтеза собственного IgG. Количество IgM у новорожденных вначале очень небольшое и составляет только 0,02-0,1 г/л, но к концу первого года жизни уровень IgM увеличивается. Уровни IgA и IgE у новорожденных минимальные или совсем отсутствуют. В возрасте 2-х лет уровни всех классов иммуноглобулинов приближаются к уровням для взрослых людей, но полностью достигают их только к 10 годам или позднее. У пожилых здоровых людей уровни иммуноглобулинов мало изменяются, и существенные сдвиги в уровнях Ig в крови обусловлены обычно заболеваниями. Иммуноглобулины любого из 5 классов, специфично взаимодействующие с определенным антигеном, называют антителами (АТ). В иммунологии важным также является понятие Изотипов - классов и субклассов иммуноглобулинов, различающихся между собой константными (постоянными) доменами цепей: например различия классов Ig по 6 тяжелым целям (γ, μ, α, δ, ε) или изотипы каппа (k) и лямбда (λ) легких цепей. Важнейшим является процесс переключения изотипа, т.е. изменение класса синтезируемого иммуноглобулина в процессе иммунного ответа и созревания плазматической клетки (с IgM на IgA и IgG).
Идиотипы
варианты антител, отличающиеся по V-доменам и активным центрам, они отражают их специфичность к антигену. К понятию об иммуноглобулинах тесно примыкает представление о рецепторах для иммуноглобулинов и «Fc-рецепторной сети». Fc-рецепторы (FcR) для иммуноглобулинов – особая группа молекул, которые есть на поверхности самых различных клеток. Таких рецепторов очень много и на поверхности лейкоцитов. Они связывают Fc-фрагменты иммуноглобулинов различных изотипов (классов). Разновидности рецепторов обозначают греческими буквами с символами тяжелых цепей иммуноглобулинов, которые они связывают: FcγR связывает IgG, FcμR связывает IgM, FcαR - IgA, FcδR – IgD и FcεR - IgE. Каждый FcR сам состоит из нескольких субъединиц (α, β, γ) и может переходить с мембраны в растворимую форму. Клетка, связавшая иммуноглобулин определенной специфичности своим Fc-рецептором, может специфично взаимодействовать с соответствующим антигеном в ее окружении и реагировать на это синтезом медиаторов и ферментов. Следует учитывать, что значительная часть иммуноглобулинов связана с Fc-рецепторами лейкоцитов и других клеток, и только несвязанные Ig циркулируют в сыворотке крови, где их можно определить. При многих заболеваниях экспрессия Fc-рецепторов на клетках меняется и взаимоотношения "FcR-Ig" определяют уровень Ig в крови и тканях, от чего может зависеть развитие патологического процесса. Следовательно, изменения уровней иммуноглобулинов и их субклассов в крови при заболеваниях, стрессах и тяжелой физической нагрузке (например, у спортсменов) могут быть вызваны повышением экспрессии FcR на лейкоцитах и других клетках и связыванием части Ig. Наличие связанных Fc-рецепторами определенных антител на мембранах позволяет клеткам специфично взаимодействовать с антигенами. Этот факт очень важен в аллергологии, т.к. базофилы, связавшие на своей поверхности sIgE выделяют массу медиаторов при взаимодействии с аллергенами. Установлено, что этот феномен представлен очень широко, т.е. любые клетки, которые могут нести Fc-рецепторы (в т. ч. после воздействия на них цитокинов), способны связывать антитела и взаимодействовать с соответствующими антигенами. Поэтому и клетки эндотелия кишечника и сосудов, связавшие антитела, будут реагировать на аллергены, например, пищи и микроорганизмов, что в итоге может быть связано с такими нарушениями, как проблемы пищеварения, стенокардии, инфаркты. Показано, что нейроны, связавшие на своей поверхности антитела через Fc-рецепторы (Fсγ), могут непосредственно отвечать на аллергены, что и служит причиной мгновенного анафилактического шока - быстрого падения артериального давления при сокращении гладкой мускулатуры, а не выделение гистамина, которым обычно объясняют развитие шока (это более длительный процесс). Таким образом, «Fc-рецепторная сеть» организма, представленная на клетках, изменяется под влиянием стрессов, гормонов, цитокинов. Это уникальная реагирующая структура, аналогична системе нервных рецепторов, так как высокое разнообразие Fc-рецепторов, связано с тонкой специфичностью поверхностных иммуноглобулинов-антител и обеспечивает точную реакцию на конкретные вещества и антигены. Установлено, что популяция В-лимфоцитов включает огромное число различных клонов, каждый из которых синтезирует антитела только одной определенной специфичности. Поэтому существует несколько миллиардов вариантов антител разной специфичности. Такое разнообразие обусловлено как генетическими комбинациями, мутациями V- региона, так и вариантами транспозиции генов иммуноглобулинов. В предшественниках В-лимфоцитов гены, кодирующие разные области (домены) пептидных цепей антител, расположены отдельно друг от друга. Кластеры генов легких и тяжелых цепей иммуноглобулинов вообще находятся в различных хромосомах. Разные тяжелые и легкие цепи тоже соединяются случайно, поэтому число вариантов иммуноглобулинов, связывающих разные антигены, т.е. антител, увеличивается более чем до 2x108 . Среди АТ выделяют естественные АТ и иммунные АТ. Естественные антитела уже находятся в организме (без предварительной иммунизации). Примером таких АТ являются α- и β-изогемагглютинины сыворотки крови человека I группы, направленные против А-, В- антигенов на эритроцитах людей других групп крови (II-IV). Обычно такие антитела относятся к классу IgM. Естественные антитела против микробов служат факторами естественного и видового иммунитета. Такие IgM-антитела вырабатывает субпопуляция В-1лимфоцитов. Кроме того, в небольшом количестве в крови имеются "нормальные АТ", способные взаимодействовать с собственными антигенами организма (аутологичные АТ), они очевидно стимулируют дифференцировку клеток организма. Иммунные АТ продуцируются и выявляются в крови после предварительной иммунизации организма антигенами. Различают несколько видов таких АТ. Противоинфекционные АТ образуются после попадания в организм антигенов микробов, вирусов, простейших, грибов, токсинов и т.п. Соответственно, различают антибактериальные, антитоксические, антивирусные АТ. Неинфекционные антигены тоже вызывают появление в организме антител. Среди таких антител различают ксеногенные (антивидовые, т.е. против АГ другого вида), аллогенные (внутривидовые– против изоантигенов одного вида животных) и аутоантитела (к собственным антигенам организма).
Основные функции антител в организме
А. Нейтрализация активных центров токсинов (токсиннейтрализую щий эффект);
В. Образование комплекса антиген-антитело, который активирует комплемент с последующим лизисом клетки (литический эффект при участии комплемента);
С. Опсонизация объектов фагоцитоза (механизм усиление фагоцитоза);
D. Связывание с Fc-рецепторами лейкоцитов, которые приобретают способность специфично взаимодействовать с антигенами ("вооружающий" эффект антител);
Е. Антирецепторные антитела, при связывании с соответствующим ре цептором, подавляют или стимулируют функцию клетки (блокирующие и стимулирующие эффекты);
F. Антитела обладают собственной ферментативной активностью и могут расщеплять (относительно медленно) некоторые субстраты. Сила связывания (сродство) одного активного центра АТ с эпитопом антигена получила название аффинности (аффинитета). Прочность связывания всей молекулы Ig с антигеном называется авидностью (авидитетом). Обычно авидность прогрессивно увеличивается с увеличением количества активных центров в молекуле иммуноглобулина. Поэтому наибольшей авидностью обладают IgM АТ. При иммунизации антигеном в сыворотке крови появляется широкий спектр АТ с различной аффинностью. Это обусловлено тем, что антиген стимулирует большое количество клонов В-клеток. Получающиеся таким образом «поликлональные» иммунные антитела и сыворотки представляют смесь молекул Ig различных классов. Моноклональные антитела разработаны на основе соматической гибридомной технологии. Такие АТ моноспецифичны, т.е. направлены к одному определенному эпитопу АГ. Для их получения животных иммунизируют изучаемым антигеном и из селезенки животных выделяют суспензию клеток, среди которых есть антителообразующие. Затем проводят слияние этих В-клеток с В-клетками мышиной опухоли – плазмоцитомы, которые делятся непрерывно (т.н. «бессмертные» клетки). Хотя сама плазмоцитома к синтезу АТ не способна, слияние геномов этих клеток под одной клеточной мембраной приводит к появлению гибридных клеток. Эти клетки приобретают способность к синтезу специфических антител (от иммунных В-лимфоцитов) и становятся долгоживущими, непрерывно делящимися (как плазмоцитома). Наконец, для их выявления, взвесь всех клеток культивируют в специальной среде, в которой не растут обычные негибридные клетки. Из выращенной смеси гибридных клеток выделяют по 1 клетке и помещают в одну лунку с жидкой питательной средой и размножают (клонируют). После роста клонов в их надосадочной жидкости тестируют антитела к изучаемому антигену. После их обнаружения, в одной из лунок, соответствующий клон отбирают и размножают в среде. Накопившийся клон клеток продуцирует моноклональные АТ специфичные к эпитопу изучаемого антигена. Моноклональные АТ оказались исключительно удобным диагностическим средством. С их помощью выявляют антигены бактерии и вирусов, маркеры клеточных популяций, гормоны, медиаторы и т.д. Активно разрабатываются методы лечения с применением моноклональных Ig.
