Антитела
Антитела представляют собой иммуноглобулины, образующиеся в организме позвоночных как ответная реакция на введение антигенов (чужеродных белков) и выполняющие защитную функцию.
Антитела появляются в сыворотках крови и вступают в специфическое взаимодействие с соответствующими антигенами. Антитела образуются только против высокомолекулярных веществ, выполняют функцию белков – регуляторов, обеспечивающих взаимодействие антигенов с ферментами в организме.
Антитела – это белки, специфически реагирующие с антигенами и относящиеся к -глобулиновой фракции сыворотки крови, поэтому они получили название иммуноглобулины, их обозначают символом Ig.
Они синтезируются В-лимфоцитами и их потомками – плазматическими клетками в результате: инфицирования организма (естественная иммунизация) вакцинации убитыми и живыми вакцинами (искусственная иммунизация) контакта лимфоидной системы с чужеродными клетками, тканями (трансплантаты) контакта с собственными поврежденными клетками, ставшими аутоантигенами (аутоантитела).
Антитела – это защитные белки, имеющие активные центры (антидетерминанты), состоящие из трех фрагментов: I и II (Fab-фрагменты), сходных между собой, и III (Fс-фрагмента). Активный центр антител связан с I и II фрагментами, а углеводы – с фрагментом III.
Мономерная форма Ig состоит из двух тяжелых (Н) и двух легких ( L ) цепей (от англ. heavy – тяжелый, light – легкий), объединенных в единую молекулу дисульфидными связями. Как тяжелые, так и легкие цепи состоят из доменов – компактно свернутых участков белковой молекулы, скрепленных дисульфидной связью
Тяжелые и легкие цепи имеют вариабельную ( V ) область, от класса Ig, а у легких цепей – из V -домены легких цепей бывают двух разновидностей – χ и λ ( VL χ. и VL λ). V -домены имеют каркасные и гипервариабельные участки 1 С-домена.
Fab-фрагмент – одновалентный, активный центр антитела, образован гипервариабельными участками Н- и L -цепей, связывает эпитопы антигена. Мономерная форма Ig имеет два Fab -фрагмента, т.е. двухвалентна. Неполные антитела имеют один Fab -фрагмент, т.е. одновалентны. Fab-фрагменты антител представляют собой полости, образуемые легкими и тяжелыми цепями, по размеру и форме соответствующие гомологичной антигенной детерминанте. Специфичность активных центров определяется последовательностью аминокислот в концевых участках тяжелых и легких цепей.
Паратоп – часть гипервариабельной области антитела, которая контактирует с антигеном. Идиотип антитела – уникальные участки на поверхности молекулы Ig, находящиеся в области антигенсвязывающих частей молекулы Ig. Идиотип состоит из набора идиотопов – антигенных детерминант V -области антител.
Fc -фрагмент, который не взаимодействует с антигеном и состоит из С-концевых половин тяжелых цепей; обусловливает различные функции антител, не имеющие отношения к их специфичности: связывание компонентов комплемента, взаимодействие с Fc -рецептором макрофагов, участие в переносе Ig через плаценту и пр
IgG – классические антитела; они составляют основную массу иммуноглобулинов. имеют два антигенсвязывающих центра легко проходят через плацентарный барьер и обеспечивают гуморальный иммунитет новорожденного в первые 3–4 месяца после рождения увеличение IgG свидетельствует о хроническом процессе. Содержание IgG в сыворотке крови в норме 8 – 16,8 г/л, или 80% от общего содержания иммуноглобулинов
IgM первыми появляются после иммунизации или антигенной стимуляции, оказывают действие на грамотрицательные бактерии, проникшие в кровь, активизируют фагоцитоз. содержат 10 активных центров. наиболее крупные молекулы из всех иммуноглобулинов. Концентрация IgM в сыворотке крови в норме 0,5–1,9 г/л, или 6% от общего содержания иммуноглобулинов. IgM является наиболее древним иммуноглобулином, образуется в начале первичного иммунного ответа не проходит через плаценту. Увеличение содержания IgM в организме свидетельствует об остром, недавно начавшемся заболевании.
IgA подразделяется на два вида: IgA – сывороточный и IgAS – секреторный На долю сывороточного IgA приходится около 10–15% всех сывороточных иммуноглобулинов. Сывороточные IgA – обезвреживают микробы и их токсины, проникшие в кровь, однако по силе действия они слабее, чем IgAS. Содержание IgA в сыворотке крови в норме 1,4 – 4,2 г/л, или 13 % от общего количества иммуноглобулинов.
Секреторный IgA вырабатывается лимфоидными клетками слизистых оболочек дыхательных путей, полости рта, кишечника, мочевыводящих путей, содержатся в молозиве, слюне, слезах, слизи кишечника, поте. Около 60% всех IgA S содержится в секретах слизистых оболочек. Секреторный IgA S выполняет защитную функцию при кишечных и респираторных инфекциях, обезвреживая бактерии, вирусы, препятствует адгезии микробов на клетках и генерализации
Ig E – реагины, кожно-сенсибилизирующие антитела обладают способностью фиксироваться на различных органах и тканях играют важную роль в развитии аллергических реакций немедленного типа (бронхиальная астма, аллергический ринит, атопическая экзема и др.) Содержание в сыворотке в норме 0,00005 – 0,0003 г/л, или около 0,002% всех циркулирующих иммуноглобулинов не проходит через плаценту
IgD – их функция до конца не выяснена. обусловливают ряд аутоаллергических поражений при заболеваниях щитовидной железы не фиксируют комплемента не проходят через плаценту содержание увеличивается при некоторых заболеваниях кожи IgD практически полностью содержатся в сыворотке крови, их содержание в норме 0,03 – 0,04 г/л или составляют около 1,0 % общего количества циркулирующих иммуноглобулинов
Полные и неполные антитела Деление основано на способности образовывать в реакции агглютинации или преципитации ( in vitro ) хорошо различимый глазом иммуный комплекс. Таким свойством обладают полные антитела Неполные антитела лишены такой способности, несмотря на то, что они специфически связываются с антигеном. Их еще называют непреципитирующими (или блокирующими) антителами. Причиной данного явления может быть нарушение второго антигенсвязывающего центра молекулы антитела.
Изогемагглютинины представляют собой также антитела, которые агглютинируют эритроциты, содержащие гомологичные им антигены, направленные против эритроцитарных антигенов групп крови (система АВО) Агглютинины – антитела, накапливающиеся в крови человека и животных при введении различными способами суспензий микробов и клеток тканей других видов животных. Преципитины – антитела, образующиеся при парентеральном введении растворов антигенов. Эти растворы получают путем обработки клеток трихлоруксусной кислотой, растворами фенола, пиридина, разрушающими клеточные структуры.
Антитоксины являются основным видом антител, которые синтезируются в клетках гематолимфатической системы при парентеральном введении животным и человеку анатоксинов. Комплементсвязывающие антитела фиксируют комплемент на антигенных молекулах. Аутоантитела образуются в ответ на аутоантигены, т. е. при нарушении функции отдельных органов. Антиферменты и антигормоны появляются в организме животных при иммунизации их ферментами и гормонами, которые реагируют с этими антителами.
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
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.
Для молекул иммуноглобулинов характерно не только уникальное строение, но и своеобразное генетическое кодирование Структура молекулы иммуноглобулинов изначально контролируется не одним, а большим числом генов Гены иммуноглобулинов имеют фрагментарную организацию и образуют три группы, которые располагаются на трех различных хромосомах и наследуются независимо.
Первая группа генов содержит информацию о первичной аминокислотной последовательности легкой цепи -типа, вторая легкой цепи -типа, а третья – всех типов тяжелых цепей ( , , , , , ). Гены, относящиеся к каждой группе, находятся на соответствующей хромосоме в непосредственной близости друг от друга.
Антитела в основном образуются в селезенке, костном мозге и лимфатических узлах. Механизм образования антител полностью не расшифрован. Процесс образования антител в организме начинается с проникновением антигена в иммунокомпетентные клетки и осуществляется в трех последовательных фазах. Образование антител как иммунная реакция на антигены происходит в лимфоидной ткани периферических органов иммунитета, главным образом в лимфатических узлах и белой пульпе селезенки. Продуцентами антител являются плазмоциты.
Индуктивной (латентной) фазой называют отрезок времени между введением антигена и появлением следов иммуноглобулинов или первых плазмоцитов. В этой фазе происходит распознавание антигена. Он фагоцитируется макрофагами или же связывается макрофагами. Индуктивная фаза очень лабильна и длится примерно 20 ч. Индуктивную фазу антителогенеза называют радиочувствительной.
В продуктивной (репродуктивной) фазе происходит интенсивный синтез антител. Приостановить его не удается даже радиооблучением, и поэтому продуктивную фазу называют радиорезистентной. Продуктивная фаза антителообразования сравнительно непродолжительна. Применительно к одному клону она продолжается около 10 суток, но по отношению ко многим из них может увеличиваться до нескольких недель
Фаза освобождения антител из клеточной системы. Образовавшиеся антитела распространяются в окружающую среду – в ткани. Основным местом накопления антител является сыворотка крови. Нарастание титра антител обычно обнаруживается с 4–5 дня и к 16–20 дню титр антител достигает наивысшего уровня, на котором держится несколько дней. При отсутствии повторной иммунизации титр антител начинает постепенно падать и через 2–3 месяца резко снижается.
Теория боковых цепей Эрлиха (1898). Клетка захватывает и поглощает своими боковыми цепями, т. е. рецепторами, пищевые компоненты и перерабатывает их. Он указывал, что антигены вступают во взаимодействие с рецепторами, с которыми имеют химическое сродство. При этом если антиген повреждает клетки, то появляется большое количество новых рецепторов, которые отрываются от клетки и циркулируют в крови. Такие свободно циркулирующие рецепторы были названы антителами. Однако существование в клетках рецепторов, соответствующих антигенам, не получило подтверждения.
Теория естественного отбора Н. Иерне. Автор полагал, что антиген не может служить матрицей для выработки антител. В функцию антигена входит естественный отбор находящихся в организме «нормальных» антител, образующихся к различным антигенам. При этом антиген, проникая в организм, соединяется с соответствующим антителом. Этот комплекс (антиген-антитело) поглощается фагоцитами и проникает в иммунокомпетентные клетки, которые вырабатывают антитела. При повторном проникновении антигена в организм ускоряется синтез иммунных глобулинов к этому антигену в соответствии с законом ответной иммунологической реакции.
Клонально-селекционная теория Бернета. По представлению Бернета, в эмбриональном и постнатальном периодах из мезенхимных клеток образуется большое количество (более 109) клонов лимфоидных и иммунокомпетентных клеток, способных реагировать с различными видами антигенов и вырабатывать антитела. При введении эмбриону антигена уничтожаются соответствующие клоны клеток и новорожденный может оставаться в период всей жизни толерантным к этому антигену. При этом у новорожденного остается необходимое ему только «свое». В случае проникновения «чужого» в организм его распознавание осуществляется оставшимися клонами мезенхимных клеток, которые имеют на поверхности соответствующие антидетерминанты, комплементарные к детерминантам «чужого» антигена.
Теория Гамалеи, известная как «теория отпечатков», исходила из того, что антиген, прошедший через клетку, оставляет в ней след, подобный тому, который оставляет печать в сургуче или воске. Если клетка впоследствии начинает выбрасывать эти отпечатки, то они будут иметь сродство к вызывающему их антигену и соединятся с ним. Идеи Гамалеи в основном совпадают с современной точкой зрения о механизме антителообразования.
Теория прямой матрицы Гауровица и Полинга. Эти авторы считают, что антиген проникает в клетки, вырабатывающие антитела, и служит матрицей, способствующей образованию молекул глобулина, которые синтезируются без участия антигена. По их мнению, молекулы антител состоят из полипептидных цепей, но отличаются только конфигурацией цепи, ее скручиванием. Антиген изменяет концевые М-аминокислоты вырабатываемых антител, которые становятся комплементарными детерминантами антигена, что обеспечивает их специфическую реакцию. Антитело отщепляется от антигена и поступает в кровь, а антиген участвует в выработке новых молекул антител.
Теория непрямой матрицы Бернета – Феннера. Эти авторы полагали, что детерминанты антигена, проникая в Неядерный аппарат клетки зародыша, вызывают наследственно закрепленные изменения в нем и в результате этого образуются антитела к данному, антигену. Эта теория вызвала много спорных вопросов, которые стали причиной выступления Н. Иерне с теорией естественного отбора.
1. Полный (полноценный) антиген+полное антитело/образуется макроагрегат (реакция видима). 2. Полный антиген+неполное (блокирующее) антитело, нет макроагрегата (реакция невидима). Валентности антигена блокированы одновалентными антителами, и антиген не реагирует с ними. 3. Неполный антиген+полное антитело, отсутствует макроагрегат (реакция невидима). Блокированное антитело не реагирует с антигеном. 4. Неполный антиген+неполное антитело, нет макроагрегата (реакция невидима).
Спасибо за внимание! Все свободны!
