Класи імуноглобулінів, їх характеристика.

Антитіла за своєю природою є імуноглобулінами. Вони мають симетричну будову молекули, яка складається із двох типів ланцюгів: важкого і легкого. Ділянки ланцюгів замкнено в домени, які фактично є одиницями структури цих білків. Розрізняють варіабільні і константні домени. Варіабільні утворюють активний центр антитіла, що відповідає за зв'язування антигену. Константні домени відповідають за ефекторні функції антитіл, преципітацію токсинів і аглютинацію бактерій, опсонізацію, активацію комплементу, дегрануляцію тучних клітин. Активний центр антитіла - це порожнина, заглиблена в Fv-фрагмент, яка може зв'язувати структурно різні антигени.

Виявляється, що саме поліфункціональність антитіл сприяє універсальності імунної відповіді, а гетерогенність - її високій специфічності.

Імуноглобуліни, в залежності від виконуваної функції поділяються на декілька класів: імуноглобулін А міститься переважно у секретах слизових оболонок, імуноглобулін М є першим бар`єром на шляху інфекції, імуноглобулін G – головний клас сироваткових антитіл при вторинній імунній відповіді, імуноглобулін Е – міститься в сироватці крові, індукує гострі запалення шляхом звільнення медіаторів запалення.

Імуноглобулін А

Наш організм виробляє більше IgA порівняно з іншими імуноглобулінами, разом взятими. Організм дорослої людини з масою тіла 70 кг виробляє за добу 3 г IgG і 3,6-9,2 г IgA. Хоча в сироватці IgA менше, ніж IgG, слід пам'ятати, що більшість IgA виробляється місцево на слизових оболонках і виділяється з організму слизово-серозними виділеннями. Секреторний IgA є головним елементом захисту слизових оболонок від нападу мікроорганізмів, а слизові потенційно є найбільшими воротами захисту від інфекцій.

Крім виконання своїх захисних функцій у слизово-серозних виділеннях IgA може також брати участь у протиінфекційному імунітеті вже всередині епітеліальних клітин слизових, через які він транспортується (трансцитоз) до просвіту органа (наприклад кишківника). У випадку зараження епітеліальних клітин вірусами IgA, що транспортується крізь ентероцити, може нейтралізувати віруси вже всередині ентероцитів.

A. Мономер IgA 1 із сироватки. Він нагадує будовою IgG, але містить хвостові відрізки і видовжений регіон завіс з приєднанами вуглеводневими групами і дисульфідними містками, який охоплює відрізки доменів Сα2.

B. Секреторний димер IgA. J-ланцюг, що нагадує домен Ig, зв'язує хвостові відрізки двох мономерів IgA через дисульфідні містки. Секреторний фрагмент, який нагадує п'ять доменів Ig, нековалентно з'єднується з Fс-фрагментом та J-ланцюгом і утворює поодинокий дисульфідний місток з одним із мономерів IgA

У плазмі людини IgA на 80-95 % знаходиться у мономерній формі, а решту складають полімерні форми, що містять з'єднуючий ланцюг J: димери, меншою мірою тримери і тетрамери. Ланцюг J з'єднується дисульфідними зв'язками з хвостовою частиною IgA.

У слизових і слизово-серозних виділеннях, таких як сльози, піт, виділення залоз шлунково-кишкового тракту, дихальних, сечовивідних, статевих шляхів, IgA присутній у формі димерів, зв'язаних додатково з так званим секреторним фрагментом (рис. 5). Це секреторні IgA або S-IgA (secretory IgA). S-IgA становить також 5-10 % від загальної кількості полімерного IgA в сироватці крові. Існує два його підкласи: IgA1 і lgA2.

Антитіла підкласу IgAl мають видовжену, збудовану з 20 амінокислот рухливу ділянку, а в підкласу IgA2 ця ділянка значно коротша, бо містить лише 7 амінокислот. IgAl в сироватці становить 80-90 % від загальної кількості IgA, а в слизово-серозних виділеннях два підкласи присутні в більш-менш рівних кількостях. Скорочена рухлива ділянка IgA1 робить його невразливим до дії бактерійних протеаз, які можуть перетяти і пошкодити IgA1. Слід пам'ятати, що IgA2 присутній саме у просвіті шлунково-кишкового тракту, де власне і є різні протеази. Хоча в людини є два гени а, у більшості тварин є лише один ген (відсутні підкласи), а у кроля їх аж 13.

У більшості антитіл IgA легкі ланцюги зв'язані дисульфідним зв'язком між собою, а не з важкими ланцюгами. Тому Fab фрагмента дуже зближені між собою і рухливість одного стосовно другого є обмежена.

Імуноглобулін Е

IgE, так само як і IgM, містить аж 4 домени у незмінній ділянці важкого ланцюга, але не має рухливої ділянки. На відміну від IgM, IgE не містить хвостової ділянки. Імуноглобуліни цього класу зв'язуються з відповідними рецепторами FcR на мастоци-тах, викликаючи після приєднання антигену дегрануляцію (вивільнення вмісту гранул) цих клітин, що лежить в основі анафілаксії.

Міститься у сироватці крові, концентрація невелика. Основна функція - індукція гострої реакції запалення шляхом звільнення медіаторів запалення: вазоактивних амінів - гістаміну та серотоніну - із тучних клітин. Цей процес запускається після взаємодії IgE з антигеном. В нормі медіатори запалення викликають приток у місце інфекції IgG антитіл, комплементу, нейтрофілів, еозинофілів, що сприяє подоланню інфекції. Однак у цьому цілком нормальному механізмі часто трапляється збій, і тоді організм починає раптово відповідати надто сильно, неадекватно, на якийсь незначний і не небезпечний антиген типу пилку рослин чи бджолиної отрути. Тоді виникає алергічна реакція: анафілактичний шок, сінна лихоманка, бронхіальна астма. IgE - головні медіатори алергії.

Імуноглобулін G

Всі підкласи IgG містять рухливу ділянку, а у IgG3 вона дуже видовжена (62 амінокислоти), що робить його подібним до IgD. У рухливій ділянці gG3 аж 11 дисульфідних зв'язків, які з'єднують важкі ланцюги. IgG1, IgG2, IgG4 з'єднуються Fc-фрагментом з А-білком золотистого стафілококу.

Багато клітин мають рецептори до фрагмента Fc антитіл IgG (FcyR). Ці рецептори виконують багато різних функцій. Завдяки цим рецепторам К -клітини здатні вбивати клітини, обгорнуті IgG, у реакції антитілозалежної клітинної цитотоксичності. У свою чергу фагоцитуючі клітини, наприклад макрофаги і нейтрофіли, завдяки присутності на їх поверхні FcyR енергійно фагоцитують клітини і покриті антитілами частинки у процесі, що називається імунофагоцитозом.

IgG є дуже важливими імуноглобулінами в боротьбі з мікроорганізмами, що проникають у наші тканини. їх концентрація в сироватці найбільша порівняно з антитілами інших класів. Вони представлені у людини 4 підкласами. При довготривалій антигенній стимуляції спочатку переважає утворення IgG І, а потім починає домінувати IgG4.IgG (за вийнятком lgG4) і IgM започатковують класичний шлях активації комплементу, завдяки чому можуть ініціювати процес знищення розпізнаних ними мікроорганізмів, а також заражених вірусом клітин.

IgG активно транспортуються від організму матері до дитини через плаценту завдяки рецепторам FcR. Тому плазма здорового доношеного новонародженого містить IgG навіть у більшій концентрації, ніж плазма матері. Через плаценту проходять усі підкласи IgG. Препарати людських IgG, що вироблені з крові багатьох донорів, призначаються при імунодефіцитах та важких вірусних і бактерійних захворюваннях. Еквівалентом і попередником IgG у птахів, плазунів і земноводних є так звані антитіла lg Y.

Імуноглобулін М

Антитіла цього класу синтезуються в початковій фазі імунної відповіді; також ці антитіла перші синтезуються в онтогенезі. При первинній імунній відповіді першими виділяються IgM, але їх спорідненість до антигену загалом мала, бо їх вивільнення проходить ще до дозрівання спорідненості. Однак, маючи аж 10 Fab фрагментів, IgM захланно (з великою авідністю) з'єднується з антигеном, що має багато епітопів.

Форму вільної молекули IgM, яка є пентамером, можна порівняти до форми сніжинки. Однак якщо вона зв'яже антиген, що має велику кількість однакових лінійно розташованих епітопів, то приймає форму краба (рис. 6). Таке переміщення мономерів у пентамерній молекулі IgM експонує фрагмент Fc і сприяє активації комплементу і зв'язуванню рецепторів FcR на фагоцитах та фагоцитозу. Отже, нічого дивного, що IgM у 100-400 разів ефективніше активує комплемент, ніж IgG. Цей фагоцитоз найправдоподіб-ніше відбувається за посередництвом рецепторів для комплементу на фагоцитах, а не за посередництвом рецепторів для фрагмента Fc IgM (FcμR), хоча останні рецептори також присутні на деяких клітинах.

IgM містить додаткові вуглеводні ланцюги в доменах Cμ1, Cμ2 і Сμ3 і хвостові ділянки. При полімеризації, що призводить до виникнення пентамерів, важливу роль відіграють дисульфідні зв'язки, але точне розміщення цих зв'язків є дискусійною темою.

Близько 5 % IgM плазми знаходиться в формі гексамерів. Цікаво, що гексамери IgM активують комплемент у 20 разів ефективніше, ніж пентамери, і що продукція гексамерів посилюється у відповідь на бактерійні ліпополісахариди.

Дуже невелику частину IgM сироватки становлять мономери. Збільшення їх концентрації може зростати при деяких хворобах (наприклад, ревматоїдний артрит і системний червоний вовчак).

Вільний IgM (не зв'язаний з антигеном) може набувати форми зірки, натомість IgM, зв'язаний з антигеном, що містить лінійно повторювані епітопи, набуває форми краба.