Факторы вызывающие образование антител. Иммуноглобулины

Иммуноглобулины

Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) - это белки , относящиеся к подклассу гамма-глобулинов , находящиеся в крови , слюне, молоке и других биологических жидкостях позвоночных животных. Иммуноглобулины синтезируются В-лимфоцитами в ответ на чужеродные вещества определенной структуры - антигены . Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов - например, бактерий и вирусов. Антитела выполняют две функции: антиген-связывающую функцию и эффекторную (например запуск классической схемы активации комплемента и связывание с клетками), являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета , состоят из двух лёгких цепей и двух тяжелых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов иммуноглобулинов - IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающиеся между собой по строению и аминокислотному составу тяжелых цепей.

История изучения

Самое первое антитело было обнаружено Берингом и Китазато в 1890 году, однако в это время о природе обнаруженного столбнячного антитоксина, кроме его специфичности и его присутствия в сыворотке иммунного животного, ничего определенного сказать было нельзя. Только с 1937 года - исследований Тизелиуса и Кабата, начинается изучение молекулярной природы антител. Авторы использовали метод электрофореза и продемонстрировали увеличение гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови иммунизированных животных. Адсорбция сыворотки антигеном, который был взят для иммунизации, снижала количество белка в данной фракции до уровня интактных животных.

Строение антител

Общий план строения иммуноглобулинов: 1) Fc; 3) тяжелая цепь; 4) легкая цепь; 5) антиген-связывающийся участок; 6) шарнирный участок

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа - IgG) гликопротеидами , имеющими сложное строение. Состоят из двух тяжелых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из VH, CH1, шарнира, CH2 and CH3 доменов) и из двух лёгких цепей (L-цепей, состоящих из VL и CL доменов). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fc (от fragment crystallizable - фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA) так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер - IgM). Всего различают пять типов тяжелых цепей (α-, γ-, δ-, ε-и μ- цепи) и два типа легких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

Классификация по тяжелым цепям

Различают пять классов (ещё называемых изотипами ) антител, различающихся по строению и функции. Основная структурная единица всех антител состоит из двух одинаковых тяжелых цепей и двух легких цепей, соединенными дисульфидными мостиками. Изотипы антител отличаются по строению тяжелой цепи (IgG содержат две γ-цепи, IgA- две α-цепи, IgM- две μ- цепи, IgD- две δ-цепи, IgE- две ε-цепи), олигомерному строению, местом синтеза.

• IgG является основным иммуноглобулином сыворотки здорового человека (составляет 70-75 % всей фракции иммуноглобулинов), наиболее активен во вторичном иммунном ответе и антитоксическом иммунитете. Благодаря малым размерам (коэффициент седиментации 7S, молекулярная масса 146 кДа) является единственной фракцией иммуноглобулинов, способной к транспорту через плацентарный барьер и тем самым обеспечивая иммунитет плода и новорожденного.
• IgM представляют собой пентамер основной четырехцепочечной единицы, содержащей две μ- цепи. Появляются при первичном иммунном ответе на неизвестный антиген, составляют до 10 % фракции иммуноглобулинов. Являются наиболее крупными иммуноглобулинами (970 кДа).
• IgA сывороточный IgA составляет 15-20 % всей фракции иммуноглобулинов, при этом 80 % молекул IgA представлено в мономерной форме у человека. Секреторный IgA представлен в димерной форме в комплексе секреторным компонентом, содержится в серозно-слизистых секретах (например в слюне , молозиве , молоке , отделяемом слизистой оболочки мочеполовой и респираторной системы).
• IgD составляет менее одного процента фракции иммуноглобулинов плазмы, содержится в основном на мембране некоторых В-лимфоцитов. Функции до конца не выяснены, предположительно является антигенным рецептором для В-лимфоцитов, еще не представлявшихся антигену.
• IgE- связан с мембранами базофиллов и тучных клеток, в свободном виде в плазме почти отсутствует. Связан с аллергическими реакциями.

Специфичность антител

Клонально-селекционная теория имеет в виду то, что каждый лимфоцит синтезирует антитела только одной определенной специфичности. И эти антитела располагаются на поверхности этого лимфоцита в качестве рецепторов.

Как показывают опыты, все поверхностные иммуноглобулины клетки имеют одинаковый идиотип: когда растворимый антиген , похожий на полимеризованный флагеллин , связывается со специфической клеткой, то все иммуноглобулины клеточной поверхности связываются с данным антигеном и они имеют одинаковую специфичность то есть одинаковый идиотип.

Антиген связывается с рецепторами, затем избирательно активирует клетку с образованием большого количества антител. И так как клетка синтезирует антитела только одной специфичности, то эта специфичность должна совпадать со специфичностью начального поверхностного рецептора.

Специфичность взаимодействия антител с антигенами не абсолютна, они могут в разной степени перекрестно реагировать с другими антигенами. Антисыворотка, полученная к одному антигену, может реагировать с родственным антигеном, несущим одну или несколько одинаковых или похожих детерминант . Поэтому каждое антитело может реагировать не только с антигеном, который вызвал его образование, но и с другими, иногда совершенно неродственными молекулами. Специфичность антител определяется аминокислотной последовательностью вариабельных областей Ig.

Клонально-селеционная теория :

1. Антитела и лимфоциты с нужной специфичностью уже существуют в организме до первого контакта с антигеном.
2. Лимфоциты, которые участвуют в иммунном ответе, имеют антигенспецифические рецепторы на поверхности своей мембраны. У B-лимфоцитов рецепторы- молекулы той же специфичности, что и антитела, которые лимфоциты впоследствии продуцируют и секретируют.
3. Любой лимфоцит несет на своей поверхности рецепторы только одной специфичности.
4. Лимфоциты, имеющие антиген , проходят стадию пролиферации и формируют большой клон плазматических клеток. Плазматические клетки синтезируют антитела только той специфичности, на которую был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Сигналами к пролиферации служат цитокины , которые выделяются другими клетками. Лимфоциты могут сами выделять цитокины.

Вариабельность антител

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. У антител, вырабатываемых тем или иным организмом в ответ на те или иные антигены, выделяют:

• 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.

Контроль пролиферации

Наиболее эффективный контролирующий механизм заключается в том, что продукт реакции одновременно служит ее ингибитором. Этот тип отрицательной обратной связи имеет место при образовании антител. Действие антител нельзя объяснить просто нейтрализацией антигена, потому что целые молекулы IgG подавляют синтез антител намного эффективнее, чем F(ab")2 -фрагменты. Предполагают, что блокада продуктивной фазы T-зависимого B-клеточного ответа возникает в результате образования перекрестных связей между антигеном, IgG и Fc - рецепторами на поверхности B-клеток. Инъекция IgM , усиливает иммунный ответ.Так как антитела именно этого изотипа появляются первыми после введения антигена, то на ранней стадии иммунного ответа им приписывается усиливающая роль.

• А. Ройт, Дж. Брюсстофф, Д. Мейл. Иммунология- М.: Мир, 2000 - ISBN 5-03-003362-9
• Иммунология в 3 томах / Под. ред. У. Пола.- М.:Мир, 1988
• В. Г. Галактионов. Иммунология- М.: Изд. МГУ, 1998 - ISBN 5-211-03717-0

См. также

• Абзимы - каталитически активные антитела

Вопросы к занятию.

1. Общая характеристика клеток, синтезирующих иммуноглобулины.

2. Строение мономера иммуноглобулинов.

3. Структурно-функциональные особенности иммуноглобулинов различных классов.

4. Понятия валентности, аффинности,авидности антитела.

Плазматические клетки. Еще находясь на стадии плазмобластов, будущие продуценты антител покидают лимфатические узлы и селезенку. В конечном счете, большинство этих клеток попадает в костный мозг (40–45%) и слизистые оболочки, преимущественно кишечника (33–35%). Во вторичных лимфоидных органах остается меньше 25% антителообразующих клеток (7–8% в селезенке и 15–17% в лимфатических узлах). В слизистых оболочках плазмоциты локализуются в lamina propria и подслизистом слое, в коже - в дерме. Зрелые плазматические клетки полностью утрачивают подвижность, а также способность реагировать практически на все внешние стимулы. Это обусловлено потерей характерных для В-клеток мембранных молекул - иммуноглобулинов и других компонентов BCR, молекул MHC, костимулирующих молекул. Наиболее характерный мембранный маркер плазмоцитов - белок синдикан (CD138), участвующий во взаимодействии плазматических и стромальных клеток.

Плазматические клетки имеют большой размер (20 мкм и более). Для ядра этих клеток характерна периферическая конденсация хроматина. Цитоплазма характеризуется большим объемом, базофилией и сильно развитым аппаратом синтеза белка (разветвленный эндоплазматический ретикулум, рибосомы, аппарат Гольджи). Цитоплазма имеет максимальный объем на стадии незрелой плазматической клетки, которая еще сохраняет способность к делению. Зрелые плазмоциты представляют собой образец высокоспециализированных клеток. До 50% матричной РНК в зрелых плазматических клетках кодирует иммуноглобулин, на долю которого приходится около 30% синтезируемого белка. Каждая плазматическая клетка синтезирует и секретирует антитела одного изотипа, аллотипа, идиотипа и одной специфичности.

Антитела относятся к γ-глобулиновой фракции белков сыворотки крови. На долю γ-глобулинов приходится 15-25 % белково­го содержания сыворотки крови, что составляет примерно 10-20 г/л. Поэтому антитела получили название иммуноглобулинов , и их обозначают символом Ig . Следовательно, антитела - это γ-глобулииы , вырабатыва­ емые в ответ на введение антигена, способ­ ные специфически связываться с антигеном и участвовать во многих иммунологических реакциях .

Антитела синтезируются В-лимфоцитами и их потомками - плазматическими клетками.

Иммуноглобулины существуют :

в циркули­рующей форме,

в виде рецепторных молекул на иммунокомпетентных клетках

миеломных белков.

Циркулирующие антитела под­разделяются на сывороточные и секреторные. К антителам могут быть также отнесены белки Бенс-Джонса, которые являются фрагмента­ми молекулы Ig (его легкая цепь) и синтезиру­ются в избытке при миеломной болезни.

Молекулярное строение антител

Иммуноглобулины являются гликопроте идами.

Молекулы Ig, несмотря на их видимое раз­нообразие, имеют универсальное строение .

две тяжелые цепи

две легкие .

Обозначают их как Н- (от англ. heavy - тя­желый) и L- (от англ. light - легкий) цепи.

Тяжелые и легкие цепи связаны между собой попарно дисульфидными связями (- S - S -).

Между тяжелыми цепями также есть дисульфидная связь. Это так называемый «шар­ нирный» участок . Такой тип межпептидно­го соединения придает структуре молекулы динамичность - он позволяет легко менять конформацию в зависимости от окружающих. Шарнирный участок ответствен за взаимодействие с первым компонентом комплемента (С1) и активацию его по классическому пути.

Легкие цепи бывают 2 типов : (каппа и лямбда).

Тяжелых цепей известно 5 типов : (альфа, гамма, мю, эпсилон и де­льта), - которые имеют также и внутреннее подразделение.

Домены различаются по постоянству ами­нокислотного состава. Выделяют С-домены (от англ. constant - постоянный), с неизменной, или постоянной, структурой полипептидной цепи, и V -домены (от англ. variable - измен­чивый), с переменной структурой .

В составе легкой цепи есть по одному V- и С-домену, а в тяжелой - один V- и 3-4 С-домена.

Вариабельные домены легкой и тяжелой цепи совместно образуют участок, который специфически связывается с антигеном. Это антигенсвязывающий центр молекулы Ig или паратоп – Fab -фрагмент.

Fc (от англ. «фрагмент кристаллизующийся»)- фрагмент. Он от­ветствен за связывание с рецепторами на мем бране клеток макроорганизма (Fc -рецепторы) и некоторыми микробными суперантигенами (например, белком А стафилококка).

Помимо вышеописанных, в структуре моле­кул Ig обнаруживают дополнительные поли­пептидные цепи. Так, полимерные молекулы IgM и IgA содержат J -пептид (от англ. join - соединяю). Он объединяет отдельные мономе­ры в единое макромолекулярное образование и обеспечивает превращение полимерного Ig в секреторную форму.

Молекулы секреторных Ig в отличие от сы­вороточных обладают особым S -пептидом (от англ. secret - секрет). Это так называемый секреторный компонент. Секреторный компонент - продукт деградации рецептора эпителиальной клетки к J-пептиду. Он обеспечивает перенос молекулы Ig через эпителиальную клетку в просвет ор­гана (трансцитоз) и предохраняет ее в секрете слизистых от ферментативного расщепления.

Структурно-функциональные особенности иммуноглобулинов различных классов

В зависимости от особенностей молекулярно­го строения тяжелой цепи (т. е. наличия изото­пических, или групповых антигенных детерминант) различают 5 классов , или изотипов Ig .

а-типа, относят к изотипу А (сокращенно IgA);

IgD обладает δ-цепью,

IgE- ε-цепью,

IgG- γ-цепью

IgM - μ-цепью.

Соответственно осо­бенностям строения подтипов тяжелых цепей различают и подклассы Ig.

В структуре молекул Ig разных классов про­слеживается общая закономерность - все они построены из одних и тех же элементов, которые были описаны. Однако для каждого изотипа характерны свои осо­бенности. В частности, IgD , IgE и IgG имеют мономерное строение , IgM - практически всегда является пентамером , а молекула IgA может быть моно-, ди- и тримером.

Иммуноглобулин класса G . Изотип G состав­ляет основную массу Ig сыворотки крови. На его долю приходится 70-80 % всех сывороточ­ных Ig, при этом 50 % содержится в тканевой жидкости. Среднее содержание IgG в сыворот­ке крови здорового взрослого человека 12 г/л. Этот уровень достигается к 7-10-летнему воз­расту. Период полураспада IgG - 21 день.

IgG - мономер, имеет 2 антигенсвязы вающих центра (может одновременно свя­зать 2 молекулы антигена, следовательно, его валентность равна 2), молекулярную массу около 160 кДа и константу седиментации 7S. Различают подтипы Gl , G 2, G 3 и G 4 .

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами (В у) и плазматическими клетками. Хорошо опре­деляется в сыворотке крови на пике первич­ного и при вторичном иммунном ответе.

Обладает высокой аффинностью .

IgGl и IgG 3 связывают комплемент , причем G3 ак­тивнее, чем Gl.

IgG 4, подобно IgE , обладает цитофильностью (тропностью, или сродс­твом, к тучным клеткам и базофилам) и участ­вует в развитии аллергической реакции I типа. В иммунодиагностических реакциях IgG может проявлять себя как не­полное антитело.

Легко проходит через плацентарный барь­ ер и обеспечивает гуморальный иммунитет новорожденного в первые 3-4 месяца жизни. Способен также выделяться в секрет слизис­тых, в том числе в молоко путем диффузии.

IgG обеспечивает:

Иммуноглобулин класса М. Наиболее круп­ная молекула из всех Ig. Это пентамер, кото­рый имеет 10 антигенсвязывающих центров, т. е. его валентность равна 10 . Молекулярная масса его около 900 кДа, константа седи­ментации 19S. Различают подтипы Ml и М2 . .Тяжелые цепи молекулы IgM в отличие от других изотипов построены из 5 доменов. Период полураспада IgM - 5 дней.

На его долю приходится около 5-10 % всех сывороточных Ig. Среднее содержание IgM в сыворотке крови здорового взрослого человека составляет около 1 г/л. Этот уровень у человека достигается уже к 2-4-летнему возрасту.

IgM филогенетически - наиболее древний иммуноглобулин. Синтезируется предшест­венниками и зрелыми В-лимфоцитами (В ц). Образуется в начале первичного иммунного ответа, также первым начинает синтезиро­ваться в организме новорожденного - опре­деляется уже на 20-й неделе внутриутробного развития.

Обладает высокой авидностью , наиболее эффективный активатор комплемента по клас­ сическому пути . Участвует в формировании сывороточного и секреторного гуморального иммунитета. Являясь полимерной молекулой, содержащей J-цепь, может образовывать сек­реторную форму и выделяться в секрет сли­зистых, в том числе в молоко Большая часть нормальных антител и I изоагглютининов относится к IgM.

Не проходит через плаценту. Обнаружение специфических антител изотипа М в сыворотке крови новорожденного указывает на бывшую внутриутробную инфекцию или дефект плаценты.

IgM обеспечивает:

нейтрализацию,

опсонизацию маркирование антигена,

осуществляет запуск комплемент-опосредованного цитолиза

антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности.

Иммуноглобулин класса А. Существует в сывороточной и секреторной формах. Около 60 % I всех IgA содержится в секретах слизистых. Сывороточный IgA : На его долю приходится около 10-15 % всех сывороточных Ig. В сыворотке крови здорового взрослого человека содержится около 2,5 г/л IgA, максимум достигается к 10-летнему возрасту. Период полураспада IgA - 6 дней.

IgA - мономер , имеет 2 антигенсвязывающих центра (т. е. 2-валентный), молекуляр­ную массу около 170 кДа и константу седи­ментации 7S. Различают подтипы А1 и А2 .

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами (В а) и плазматическими клетками. Хорошо опре­деляется в сыворотке крови на пике первич­ного и при вторичном иммунном ответе.

Обладает высокой аффинностью . Может быть неполным антителом. Не связывает комплемент .

Не проходит через плацентар­ ный барьер.

IgA обеспечивает :

нейтрализацию,

опсонизацию

маркирование антигена,

осуществля­ет запуск антителозависимой клеточно-опос-редованной цитотоксичности.

Секреторный IgA : В отличие от сывороточ­ного, секреторный IgA (slgA) существует в полимерной форме в виде ди- или тримера (4- или 6-валентный) и содержит J- и S-nenтиды. Молекулярная масса 350 кДа и выше, константа седиментации 13S и выше.

Синтезируется В а -лимфоцитами и их по­томками - плазматическими клетками со­ответствующей специализации только в пре­делах слизистых и выделяется в их секреты. Объем продукции может достигать 5 г в сутки. Пул slgA считается самым многочисленным в организме - его количество превышает суммарное содержание IgM и IgG. В сыворотке крови slgA не обнаруживается.

Формирование молекулы slgA происходит при прохождении через эпителиальную клетку, где он присоединяется к секреторному компо­ненту. На базальной и латеральной поверхности эпителиальная клетка несет рецептор к J-цепи полимерной молекулы Ig (JR). Образующийся после взаимодействия этого рецептора с поли­мерной молекулой IgA комплекс эндоцитиру-ется клеткой в виде везикулы. Затем везикула переносится к апикальной поверхности эпите-лиоцита, где JR подвергается ферментативному расщеплению. В итоге IgA высвобождается в слизистый секрет просвета органа уже в секре­торной форме - оставшийся прикрепленным к молекуле Ig фрагмент JR является S-цепью.

Секреторная форма IgA - основной фак­тор специфического гуморального местного иммунитета слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы и респираторного тракта. Благодаря S-цепи он устойчив к действию протеаз. slgA не активи­рует комплемент, но эффективно связывается с антигенами и нейтрализует их. Он препятс­ твует адгезии микробов на эпителиальных клетках и генерализации инфекции в преде­ лах слизистых.

Иммуноглобулин класса Е. Называют так­ же реагином . Содержание в сыворотке крови крайне невысоко - примерно 0,00025 г/л. Обнаружение требует применения специаль­ных высокочувствительных методов диагнос­тики. Молекулярная масса - около 190 кДа, константа седиментации - примерно 8S, мо­номер. На его долю приходится около 0,002 % всех циркулирующих Ig. Этот уровень дости­гается к 10-15 годам жизни.

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами (В е) и плазматическими клетками преиму­щественно в лимфоидной ткани бронхолегочного дерева и ЖКТ.

Не связывает комплемент .

Не проходит че­ рез плацентарный барьер.

Обладает выражен­ной цитофильностыо - тропностыо к тучным клеткам и базофилам. Участвует в развитии гиперчувствительности немедленного типа - реакция I типа .

Иммуноглобулин класса D . Сведений об Ig данного изотипа не так много. Практически полностью содержится в сыворотке крови в концентрации около 0,03 г/л (около 0,2 % от общего числа циркулирующих Ig). IgD имеет молекулярную массу 160 кДа и константу се­диментации 7S, мономер.

Не связывает комплемент. Не проходит че­рез плацентарный барьер. Является рецепто­ром предшественников В-лимфоцитов.

Рецепторные иммуноглобулины. Рецепторные, или мембраные Ig, локализуются на цитоп лазматической мембране В-лимфоцитов. Выполняют функции антигенспецифических рецепторов. Рецепторные Ig имеют те же изотип и специфичность, что и синтезируемые в межклеточную среду антитела. Структурное отличие от секретируемых антител заключа­ется в особом, дополнительном М-пептиде , благодаря которому молекула рецепторного Ig фиксируется в цитоплазматической мембране иммунокомпетентной клетки.

Нормальные антитела. В сыворотке кро­ви человека всегда определяется базальный уровень иммуноглобулинов, которые получи­ли название нормальных, или естественных, антител. К нормальным антителам относят изогемагглютинины - антитела различной аффинности и специфичности направленные против эритроцитарных антигенов групп кро­ви (система АВО), а также против бактерий кишечной группы, кокков и некоторых ви­русов. Эти антитела постоянно образуются в организме без явной антигенной стимуляции. С одной стороны, они отражают готовность макроорганизма к иммунному реагированию, а с другой - могут свидетельствовать об отда­ленном контакте с антигеном.

Моноклональные антитела. Каждый В-лимфоцит и его потомки, образовавшиеся в ре­зультате пролиферации (т. е. клон), способны синтезировать антитела с паратопом строго определенной специфичности. Такие антитела получили название моноклональных. В природ­ных условиях макроорганизма получить моно­клональные антитела практически невозмож­но. Дело в том, что на одну и ту же антигенную детерминанту одновременно реагируют до 100 различных клонов В-лимфоцитов, незначи­тельно различающихся антигенной специфич­ностью рецепторов и, естественно, аффиннос­тью. Поэтому в результате иммунизации даже

монодетерминантным антигеном мы всегда получаем поликлональные антитела.

Принципиально получение моноклональ­ных антител выполнимо, если провести пред­варительную селекцию антителопродуцирую-щих клеток и их клонирование (т. е. выделение отдельных клонов в чистые культуры). Однако задача осложняется тем, что В-лимфоциты, как и другие эукариотические клетки, имеют ограниченную продолжительность жизни и число возможных митотических делений.

Проблема получения моноклональных ан­тител была успешно решена Д. Келлером и Ц. Мильштейном (1975). Авторы получили гибридные клетки путем слияния иммун­ных В-лимфоцитов с миеломной (опухоле­вой) клеткой. Полученные гибриды обладали специфическими свойствами антителопро-дуцента и «бессмертием» раковотрансфор-мированной клетки. Такой вид клеток полу­чил название гибридом. Гибридома хорошо размножается в искусственных питательных средах и в организме животных и в неогра­ниченном количестве вырабатывает антите­ла. В результате дальнейшей селекции были отобраны отдельные клоны гибридных кле­ток, обладавшие наивысшей продуктивнос­тью и наибольшей аффинностью специфи­ческих антител.

Гибридомные моноклональные антитела нашли широкое применение при создании диагностических и лечебных иммунобиоло­гических препаратов.

Полные и неполные антитела.

Среди мно­гообразия Ig выделяют:

1. неполные антитела.

Деление основано на способности образовывать в реакции агглютинации или преципитации ( in vitro ) хорошо различимую глазом макромолекулярную структуру гига­нтского иммунного комплекса. Таким свойс­твом обладают полные антитела . К ним отно­сятся полимерные молекулы Ig (изотип М), а также некоторые IgA и IgG.

Неполные антитела лишены такой способ­ности, несмотря на то что они специфически связываются с антигеном. В связи с этим их еще называют непреципитирующими или блокирующими антителами. Причиной этого явления может быть экранирование одного из антигенсвязывающих центров мономерной молекулы Ig, а также недостаточное число или малая доступность антигенных детерми­нант на молекуле антигена. Выявить непол­ные антитела можно при помощи реакции Кумбса - путем использования «вторых», ан- тииммуноглобулиновых антител.

Другие виды антител. Помимо вышеприве­денных различают тепловые и холодовые ан­ титела. Первые взаимодействуют с антигеном при температуре +37 °С. Для вторых наиболь­шая эффективность связывания проявляется в диапазоне +4... -10 °С. Понижение темпе­ратуры реакционной смеси позволяет в ряде случаев (например, при отсутствии специфи­ческого антигена) ограничить низкоаффин­ные взаимодействия и повысить специфич­ность реакции.

По способности активировать комплемент (классический путь) антитела подразделяют­ся на комплементсвязывающие (IgM, IgGl и IgG3) и комплементнесвязывающие.

В последние годы открыт вид антител, ко­торые выполняют функции катализаторов биохимических процессов - обладают протеазной или нуклеазной активностью. Это реликтовые свойства антител. Такие антитела получили название абзимы .

Большим достижением молекулярной био­логии в области иммунологии, помимо гибри­дом, явилось получение белков со свойствами антител - это одноцепочечные антитела, би­функциональные антитела и иммунотокси-ны. Они синтезируются живыми биологичес­кими системами. Одноцепочечные антитела представляют собой фрагмент вариабельного домена Ig, который обладает определенной специфичностью и аффинностью и спосо­бен к блокирующему действию. Размер такой молекулы очень мал и практически не об­ладает иммуногенностью. Бифункциональные антитела имеют антигенсвязывающие цен­тры разной специфичности, т. е. направле­ны к различным антигенным детерминантам. Иммунотоксины представляют собой гибрид молекулы иммуноглобулина и токсина. Они способны направленно доставить молекулу токсина к клетке-мишени, убить ее или нару­шить в ней метаболические процессы.

Иммунотоксины и бифункциональные ан­титела имеют большое будущее. В перспективе их будут использовать для иммунодиагнос­тики, а также профилактики и лечения ин­фекционных, онкологических, аллергических и других заболеваний.

Механизм взаимодействия антитела с антигеном

В процессе взаимодействия с антигеном принимает участие не вся молекула Ig, а лишь ее ограниченный участок - антигенсвязывающий центр, или паратоп, который локали­зован в Fab -фрагменте молекулы Ig. Co своей стороны, антитело взаимодействует не со всей молекулой антигена сразу, а лишь с ее анти­генной детерминантой.

Антитела отличает специфичность взаимо­действия, т. е. способность связываться со строго определенной антигенной детерминантой. Наиболее доступные для взаимодейс­твия эпитопы располагаются на поверхности молекулы антигена.

Связь антигена с антителом осуществляет­ся за счет слабых взаимодействий (ван-дерваальсовы силы, водородные связи, элект­ростатические взаимодействия) в пределах антигенсвязывающего центра. Такая связь от­личается неустойчивостью - образовавшийся иммунный комплекс (ИК) может легко диссо­циировать на составляющие его компоненты. Поэтому взаимодействие антигена и антитела может быть представлено в виде уравнения:

[АГ] + [ AT ] « [ИК].

Продолжительность существования иммун­ного комплекса определяется целым рядом факторов. При этом важное значение имеют особенности антитела, антигена и условия, в которых происходит их взаимодействие.

К особенностям антитела следует отнести его аффинность и авидность.

Аффинность - сила специфического взаи­модействия антитела с антигеном (или энер­гия их связи). Эта характеристика зависит от степени стерического, или пространственно­го, соответствия (комплементарности) струк­туры антигенсвязывающего центра и анти­генной детерминанты. Чем выше их комплементарность, т. е. чем больше они подходят друг другу, тем больше образуется межмоле­кулярных связей и тем выше будет устойчи­вость и продолжительность жизни образовав­шегося иммунного комплекса. Структурные несоответствия антигенсвязывающего цен­тра и антигенной детерминанты существен­но снижают число образующихся связей и прочность взаимодействия антитела с анти­геном. Иммунный комплекс, образованный низкоаффинными антителами, чрезвычайно неустойчив, имеет малую продолжительность существования и быстро распадается на ис­ходные компоненты.

Установлено, что в условиях макроорганиз­ма с одной и той же антигенной детерминантой способны одновременно прореагировать и образовать иммунный комплекс около 100 различных клонов антител. Все они будут отличаться структурой антигенсвязывающего центра и аффинностью.

Аффинность антител существенно меняется в процессе иммунного ответа в связи с селекцией наиболее спе­цифичных клонов В-лимфоцитов. Наименее аффинными считаются нормальные антите­ла. По расчетам, общее число различных антигенспецифических клонов В-лимфоцитов достигает 10 6 -10 7 .

Под термином «авидность» понимают про­чность связывания антитела и антигена. Эта характеристика определяется аффинностью Ig и числом антигенсвязывающих центров. При равной степени аффинности наибольшей авид-ностью обладают антитела класса М, так как они имеют 10 антигенсвязывающих центров.

Особенности антигена также влияют на эф­фективность его взаимодействия с антите­лом. Так, важное значение имеют стерическая (пространственная) доступность антигенной детерминанты для антигенсвязывающего центра молекулы Ig и число эпитопов в соста­ве молекулы антигена.

Эффективность взаимодействия антитела с антигеном существенно зависит от усло­ вий, в которых происходит реакция, и прежде всего от рН среды, осмотической плотности, солевого состава и температуры среды. Оптимальными для реакции антиген-ан­титело являются физиологические условия внутренней среды макроорганизма: близкая к нейтральной реакция среды, присутствие фосфат-, карбонат-, хлорид- и ацетат-ионов, осмолярность физиологического раствора (концентрация раствора 0,15 М), а также тем­пература (36-37 °С).

Свойства антител

Благодаря уникальной способности спе­цифически связываться с антигенными де­терминантами, антитела выполняют в орга­низме ряд важнейших функций, как форма иммунного реагирования и фактор регуляции иммунореактивности. При этом необходимо дифференцировать эффекты специфическо­го, высокоаффинного взаимодействия и не­специфического, низкоаффинного.

В результате специфического взаимодейс­ твия эпитопа молекулы антигена с паратопом молекулы антитела может образоваться устойчивый иммунный комплекс с продол­жительностью жизни, достаточной для про явления эффекторных свойств молекулы им­ муноглобулина.

Эффекторная функция антител

Это означает, что благодаря своим уникальным способностям антитела могут оказывать прямое или опосредованное воздействие на молекулы антигена:

нейтрали­зовать или маркировать антиген,

вызвать его деструкцию или элиминацию.

К прямым эффектам антител относится нейтрализация. Она достигается путем связы­вания и блокирования паратопом иммуног­лобулина активного центра биологически ак­тивной молекулы, например, токсина, рецеп­тора, лекарственного препарата и пр. Эффект имеет обратимый характер в случае распада иммунного комплекса и требует подключения других механизмов иммунной защиты (фаго­цитоз, лизис). На принципе нейтрализации основан механизм действия антитоксических, противовирусных и многих других лечебных иммунных сывороток.

Энзиматическое действие антител также относится к прямым эффектам. Они связаны со стабильной областью V-домена L-цепи. Благодаря реликтовой протеазной или нуклеазной, имму­ноглобулины способны вызывать деструкцию молекулы антигена (например, расщепление отдельных пептидов или ДНК).

В большинстве случаев взаимодействие ан­тител с антигеном в организме не влечет за собой непосредственно нейтрализацию био­логического действия последнего, а также его разрушение или утилизацию. Прочно связы­ваясь с эпиопом, антитела «маркируют» моле­кулу антигена - обозначают его как мишень для факторов элиминации или деструкции (фагоцитоз, лизис).

ПАТОЛОГИЯ ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАКТИВНОСТИ

На прошлой лекции мы с Вами говорили о механизмах реактив­ности и резистентности. Сегодня Мы продолжим эту тему и поговорим о иммунологической реактивности. Знание этого механизма очень важ­но для врача. С одной стороны, его правильное функционирование является одной из важнейших предпосылок здоровья, с другой сторо­ны, патология иммунологической реактивности является источником многих бед и лежит в основе патогенеза огромного числа болезней.

Термин ИММУНИТЕТ и ИММУНОЛОГИЧЕСКАЯ РЕАКТИВНОСТЬ происходит от слова иммунный, что во времена древнего Рима обозначало - сво­бодный от подателей. В дальнейшем иммунными стали называть людей невосприимчивых к инфекционным заболеваниям. А,стало быть,под механизмами иммунитета понимали механизмы резистентности организма к микрофлоре. В настоящее время понятие иммунитет несколько усложнилось, и имеет ряд разночтений. Прежде всего это касается таких терминов как: специфические и неспецифические механизмы иммунитета. Несколько слов о неспецифических механизмах иммунитета или, как сейчас их чаще называют, естественные факторы резистентности . Их можно разделить на 2 группы: 1)ГУМОРАЛЬНЫЕ; 2)КЛЕТОЧНЫЕ

1.Гуморальные механизмы естественной резистентности. Гумор Вы знаете жидкость - поэтому гуморальными называют вещест­ва,которые находятся в жидкостях организма: кровь, лимфа, интерс­тициальная и спинно-мозговая и прочие жидкости; они, эти вещества находятся в жидкостях организма. К таким факторам относятся: а)ЛИЗОЦИМ; б)ЛИЗИНЫ; в)ИНТЕРФЕРОНЫ; г)различного рода протеолити­ческие , гидролитические ферменты; д)СИСТЕМА ПРОПЕРДИНА; е)СИСТЕМА КОМПЛЕМЕНТА и некоторые другие.Все эти вещества, всегда в больших или меньших количествах находятся в крови и оказывают бактерицидное и бактериостатическое действие. Неспецифическим они называются потому , что они подавля­ют жизнедеятельность на какого-то отдельного вида микроорганиз­мов, а достаточно больших групп микроорганизмов.В этом плане, а также по механизму своего воздействия на микрофлору, эти вещества близки к антибиотикам. Действуют они таким образом, что за счет присущей им ферментативной активности они либо разрушают оболочку микроорганизмов, либо нарушают процессы метаболизма микробной клетки. Напр.,ЛИЗОЦИМ - способен разрушать МУРАМЕИНОВУЮ КИСЛОТУ и следовательно будет подавлять жизнедеятельность тех микроорганиз­мов в структуру клеточных стенок которых входит мурамхиновая кис­лота. Комплемент обладает выраженной протеолитической активностью и также способен разрушать оболочки микробных клеток. Нормальная концентрация факторов естественной резистентности весьма важна для организма. При врожденных или приобретенных де­фицитах одного, или нескольких из этих факторов происходит сниже­ние резистентности организма по отношению к микрофлоре. Повышение их количества создает предпосылки для возникновения так называе­мых аутоагрессивных процессов , приводящих к повреждению собствен­ных клеток организма. Особенно в этом плане большое значение име­ет система комплемента и система пропердина. К клеточным факторам неспецифической резистентности относит­ся ФАГОЦИТОЗ.

СПЕЦИФИЧЕСКИЙ ИММУНИТЕТ

Специфической иммунологической резистентностью называют спо­собность организма специфически реагировать на чужеродные субс­танции, называемые антигенами . В качестве антигенов могут высту­пать микроорганизмы, чужеродные клетки, продукты функционирования чужеродных клеток и микроорганизмов, белки, полисахариды,нуклеоп­ротеиды и др. Функцией иммунитета является поддержание антигенно­го гомеостаза организма. Это значит, что иммунокомпетентная сис­тема должна обнаружить и уничтожить любое вещество или любую клетку, которая хотя бы минимально отличающуюся от здоровых кле­ток или белков своего организма. Зачем организму нужно такое строгое поддержание своего единообразия? Дело в том, что организм высокоразвитых животных состоит из сотен миллиардов клеток. Клет­ки делятся, а любой процесс в природе протекает с какой-то долей брака. Если предположить, что брак в процессе клеточного деления составляет одну миллионную долю процента, то и тогда, в организме каждого из нас образуется в сутки многие миллионы атипичных кле­ток. Кроме того, любая клетка организма, в том числе и здоровая, в процессе жизни стареет, может провреждаться и также становится атипичной. Ну, а, что такое нетипичная клетка? Во-первых, эта клетка,невыполняющая присущие ей функции. Во-вторых, эти клетки очень часто выходят из-под контроля организма, растут, живут и размножаются сами по себе - являются источниками злокачественных и доброкачественных опухолей. Уничтожение этих атипичных клеток является одной из главных функций иммунокомпетентной системы. Второй функцией является защита организма от микроорганизмов и токсических продуктов их жизнедеятельности, а также всех прочих чужеродных белков и кропномолекулярных веществ, которые могут проникнуть в организм, напр., ядов змей или насекомых. Явления иммунологического уничтожения чужеродных клеток лежит в основе тканевой несовместимости, стоящей на пути решения проблемы пере­садки тканей и органов. В основе механизма специфического иммунитета лежит процесс или образования антител или развитие клана сенсибилизированных лимфоцитов: в первом случае говорят, что иммунологическая реакция протекает по гуморальному пути ,т.к. антитело - белок,растворимый в плазме.Во втором случае по клеточному пути. В обоих случаях иммунологическая реакция начинается с попа­дания или возникновения в организме АНТИГЕНА. Что такое АНТИГЕН? АНТИГЕН это вещество несущее признаки чужеродной генетичес­кой информации или, если говорить проще, по своей химической структуре не имеющее аналогов среди веществ организма. Антиген может быть нелюбое в-во, а в-во имеющее определ. мол. массу. Различают полноценные антигены и неполноченные антигены или гаптены или комплексные антигены. Полноценные антигены при попадании в организм обладают спо­собностью инициировать иммунологическую реакцию с начала до кон­ца. На них вырабатываются антитела, которые в последующем с ними же соединяются.(от гречес. hapto - схватывать)- фрагменты мол.би­ополимера или искуств. синтезирование в-в. Гаптены сами не способны инициировать образование антител, но в том случае, если в организме уже есть к ним антитела, то гаптен соединяется с антителом. Не способны вызывать антителооб­разования при введении форм. Комплексные антигены могут образоваться при попадании в ор­ганизм достаточно простых в химическом отношении веществ, напри­мер йода. Сам йод естественно не является антигеном - слишком ма­ла его молекула. Но попав в организм йод соединяется с собствен­ным белком организма, в результате образуется комлексный антиген.

ИММУНОКОМПЕТЕНТНАЯ СИСТЕМА - это совокупность всех лимфоид­ных клеток тела: вилочковая железа, селезенка, лимфотические уз­лы, пейеровы бляшки, лимфоциты костного мозга и периферической крови составляют единый орган иммунитета. Выделяют первичные и вторичные лимфоидные органы. К первич­ным относятся органы в которых протекают процессв образования и обучения лимфоцитов - это костный мозг, вилочковая железа и пей­ровы бляшкикишечника . Лимфоциты образуются в костном мозге, отсю­да выходят в кровь и попадают либо в вилочковую железу в пейеровы бляшки, где происходит процесс обучения лимфоцитов. После обуче­ния из Тимуса выходят Т-лимфоциты, которые способны генерировать иммунный ответ по клеточному типу. Из пейеровых бляшек, которые у человека являются аналогом Бурсы Фабриция, выходят Б-лимфоциты, способные синтезировать ан­титела. Клоны Т- и Б- лимфоцитов не являются однородными. Рассмотрим сначала клон Т-лимфоцитов. Среди Т-лимфоцитов различают

1) Т-КИЛ­ЛЕРЫ (убийцы), которые непосредственно уничтожают атипичные клет­ки или микроорганизмы. Они являются основными эффекторными клет­ками, оказывающие цитотоксическое действие на клетки-мишени. Т-киллеры образуются в результате дифференцировки Т 2 - лимфоци­тов, после стимуляцииклеточными антигенами . Поэтому Т-киллеры уничтожают клетки трансплантата и мутантные клетки организма, в том числе опухолевых. Механизм действия Т-киллеров полностью не расшифрован. Известно, что после контакта Т-киллеров с клетка­ми-мишени, в этих клетках происходит необратимые изменения в ре­зультате осмотических нарушений. В самих же Т-киллерах даже после нескольких контактов с клетками- мишени видимых изменений не про­исходит, однако синтез ДНК прекаращается. Больше всего Т-киллеров находятся в лимфатических узлах.

2)Т-лимфоциты ХЕЛПЕРЫ (помошники) - они являются помощниками Т - киллеров и В-лимфоцитов. Т-хелперы неоднородны. Более зрелые из них являются хелперами Т-В, функция которых заключается в воз­действии на определенный клон В-лимфоцитов. Хелперы Т-Т,более ра­ниие по дифференцировке и способствуют пролиферации Т-киллеров и Т-лимфоцитов эффекторов гиперчувствительности замедленного типа. Т-хелперы оказывают влияние на другие клетки не только при непос­редственном контакте, но и с помощью гуморальных медиаторов, при обязательном участии макрофагов. Установлено, что активные Т-хел­перы выделяют интерлейкин (ИЛ) - 3,4,5,6., который усиливает ци­тотоксическое действие и дифференцировку киллеров, противоопухо­левую активность макрофагов. Кроме того, Т-хелперы за счет ИЛ стимулируют В-лимфоцитов, рост и развитие тученых клеток,базофи­лав,эозифилов Т-хелперы играют важную роль. Они определяют нап­равление и силу иммунного ответа. Их количество и активность при старении и опухолях, а увеличивается при аутоиммунных заболевани­ях, системной красной волчанке, рассеянном склерозе, отторжении трансплантата.

3) Т-СУПР ЕССОРЫ (являются регуляторами направления и объема иммунной реакции. Они ограничивают пролиферацию клонов лимфати­ческих клеток, угнетают антителообразования, дифференцировку кил­леров, аллергический процесс и развития ГЗТ. Под влиянием супрес­сиров развивается состояние иммунологической толерантности к ан­тигену. Кол-во Т-супрессоров увеличивается с возрастом при остром гепатите, при приживлении трансплантата.

4)АНТИГЕНЕРЕАКТИВНЫЕ Т-лимфоциты - они первыми из Т-лимфоци­тов реагируют на присутствие антигена,выделяемют ИЛ-2 который стимулирует рост всех видов Т-лимфоцитов и активаторов НК-клеток (О-лимфоцитов и натуральных киллеров) Антигенереактивные Т-лимфоциты составляют основную массу Т-лимфоцитов периферической крови и лимфы. Они обладают высокой способностью к миграции. После встречи с антигеном эта клетка превращается в иммунобласт, который, выделяя ИЛ-2 медиаторы, со­действует запуску иммунной реакции в ближайшем лимфатическом узле.При дефиците или отсутствия антигенереактивных Т-лимфоцитов нарушается процесс распознования антигена, что проявляется в сни­жении ответа на бактериальные, вирусные и грибковые антигены, по­явлении аутоиммуных расстройств.

5.Т-лимфоциты - КЛЕТКИ ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ. Клетки имму­нологической памяти отличаются в функциональном отношении от АН­ТИГЕН-реактивных Т-клеток тем, что они узнают антиген в фазу вто­ричного иммуного ответа, при повторном контакте с антигеном. При­чем реагируют на антиген раньше и значительно интенсивнее, чем при первом контакте.Т-клетки иммунологической памяти относятся к потомкам хелперов,супрессоров или киллеров и несут тот же фенотип мембранных антигенов.

6.Т-ЭФФЕКТОРЫ ГИПЕРЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЗАМЕДЛЕННОГО ТИПА

(ГЗТ).Т-эффекторы ГЗТ в основном предназначены для секреции спе­циальных веществ, гуморальных медиаторов - лимфокинов . Следует сказать, что гуморальные медиаторы синтезируются не только этими клетками, а практически всеми лимфатическими клетками и органа­ми.Основная задача лимфокинов ИЛ состоит в обеспечении взаимо­действия различных типов клеток и вовлечении их в иммунную реак­цию.Лимфокины ИЛ могут заменить в некоторой степени функцию тех или иных субпопуляций лимфоцитов, обеспечивая при переносе реци­пиенту пассивный клеточный иммунитет. В настоящее время в клини­ческой практике уже широко применяется лейкоцитарный интерферон , который оказывает не только противовирусное действие, но и неко­торый цитотоксический эффект, так как интерферон в больших дозах нарушает синтез ДНК. Большинство Т-эффекторов ГЗТ находятся в селезенке.

7.Т-ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ ЛИМФОЦИТЫ (Тd). Они непосредственно вли­яют на стволовые и колониеобразующие гемопоэтичечские клетки, влияют на дифференцировку гранулоцитарного и моноцитарного, эрит­роцитарного,тромбоциторного рядов. Тd - лимфоциты восстанавливают колониеобразующую функцию стволовой клетки, которая была подавлена различными путями. Дефицит Тd-хелперов и повышение Тd-супрессоров имеет важное значение при старении орг-ма,ряда врожденных иммуно­дефицитных состояний, гипо-и апластических синдромов.

8.Т-контрсупрессоры - препятствуют действию Т-супрессоров и следовательно,усиливают иммунный ответ. Какие же в целов выполняют функции Т-ЛИМФОЦИТЫ?

1.Т-лимфоциты узнают чужеродный антиген и дают сигнал к на­чалу иммунного ответа (антигенреактивные клетки, клетки иммуноло­гической памяти).

2.Для того, чтобы отличить свое от чужого, нужно по крайней мере знать свое. Поэтому второй функцией Т-лимфоцитов является функция иммунологической памяти.

3.Т-лимфоциты обеспечивают иммунологическую толерантность собственных тканей, т.е. они обеспечивают охрану собственных кле­ток и белков от того, чтобы по отношению к ним не развивалась им­мунологическая реакция, т.е. обеспечивают борьбу с аутоиммунными процессами.

4.Т-лимфоциты участвуют в запуске иммуного ответа по гумо­ральному типу, запуская в работу соответствующего клона В-лимфо­цитов, продуцирующих антитела.

5.Т-лимофциты обеспечивают клеточный механизм иммуноного от­вета.

ЛИМФОКИН Ы, которые вырабатываются Т-эффекторами ГЗТ :

1.Фактор стимуляции бласттрансформации, усиливающий сенсиби­лизацию к антигену, действует на незрелые клетки тимуса;2.Фактор торможения бласттрансформации и синтеза ДНК, неспе­цифичен, по действию близок к лимфотоксину; 3.Фактор переноса,усиливает сенсибилизацию ко всем видам ан­тигенов, препятствует развитию толерантности; 4.Факторы,усиливающие цитотоксичность,бактериостатическую активность, бактерицидность, а также агрегацию макрофагов; 5.Фактор торможения миграции макрофагов, выделяется не только Т-эффекторами, но и несколькими другими субпопуляциями лимфоцитов (в том числе и В-лимфоцитами). Основная функция факто­ра этого заключается в концентрации фагоцитирующих клеток в райо­не внедрения антигена и усиливания их бактерицидности; 6.Фактор,тормозящий адгезию макрофагов, фактор пролиферации макрофагов, фактор усилиния миграции макрофагов; 7.Фактор торможения миграции лейкоцитов; 8.Хемотаксический фактор, осуществляющие хемотаксис макрофа­гов,нейтрофилов, эозинофилов, базофилов, фибропластов; 9.Колониестимулирующие факторы, влияющие на рост гранулоци­тарного и эритроцитарного ростков???????? ; 10. Фибробластактивирующий фактор, вызывающий разрастание соединительной ткани вокруг зоны иммуной реакции. Иммунный интерферон синтезируется Т-клетками в присутствии Т-зависимых антигенов и митогенов. Его действие заключается в по­давлении размножения вирусов, усиления ответа на Т-митогены, уси­лении фагоцитоза макрофагами, додавлении размножения и дифферен­цировки предшественников гранулоцитов, макрофагов, антителопроду­центов.

МЕХАНИЗМ ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ Попавший в кровь чужеродный антиген фагоцитируется макрофа­гами. В них антиген первого порядка расщепляется (в лизосомах) и фрагменты расщипленного антигена выходят из клетки. Часть этих фрагментов с так называемым белком взаимодействуют с молекулами мембран макрофага. Образуется комплекс на поверхности макрофага. Макрофаг выделяет вещество интерлейкин 1 - сигнал, поступающий к антигенореактивным Т-лимфоцитам. Т-лимфоциты-антигенореактивные вырабатывают рецептор к комплексу на поверхности макрофага (1 а -подобный белок + фрагмент антигена). Активированный антигено­реак. Т-лимфоцит выделяет второе сингальное вещество – интерлейкин II .Интерлейкин II активирует Т-хелперы (помощники). Образуется два клона Т-хелперов. (3,4,5,6) Один клон продуцирует фактор рос­та В-лимфоцитов, другой клон - фактор дифференцировки В-лимфоци­тов. После контакта с антигеном В-лимфоцит и переходит в возбуж­денное состояние, из крови он передвигается в лимфатические узлы. В лимфатических узлах возбужденный В-лимфоцит превращается в плазматическую клетку, которая синтезирует и выбрасывает в кровь антитела к данному антигену. Антитела, выделенные плазматическими клетками, свободно циркулируют в крови. В том случае, если в кро­ви они встречаются с собственными антигенами, развивается конеч­ный этап иммунологической реакции - обоазование иммунного комп­лекса антиген-антитело. Т-лимфоциты супрессоры способны тормозить процессвозбуждения В-лимфоцитов, а значит и блокировать весь пос­ледующий ход событий. Однако цепь интересующих нас событий на этом не заканчивает­ся. Дело в том, что образование иммуного комплекса для организма является не целью, а средством. В самом деле, давайте представим, что например, к певмококку, клетке,состоящей из миллиардов белко­вых молекул не станет ни жарко ни холодно. Поэтому, после этапа образования иммунного комплекса наступает этап уничтожения иммун­ного комплекса вместе с антигеном, входящим в его состав. Меха­низмы уничтожения иммунного комплекса могут быть так же в который раз: 1.ГУМОРАЛЬНЫЕ и 2.КЛЕТОЧНЫЕ. Клеточный механизм - это глав­ным образом фагоцитоз. После присоединения антитела к микроорга­низму, он теряет свою подвижность, нарушается структура его обо­лочки, что естественно облегчает процессы фагоцитоза. Гуморальный путь разрушения иммунного комплекса обусловлен воздействием на него ферментов плазмы крови, например комплемента. Вы помните, что после образования комплекса к нему присоединяется комплемент, и после сложного процесса активации комплемента, он превращается в активнейший протеолитический фермент, который повреждает обо­лочку микроорганизма, тем самым способствует его уничтожению. В целом нужно сказать, что иммунный комплекс штука для организма далеко не безвредная. Поэтому, если нарушается процесс разруше­ния, элиминации иммунного комплекса из организма, формируется од­на из форм иммунопатологии так называемая болезни иммунных комп­лексов.

ОБЩИЕ ТЕОРИИ ИММУНИТЕТА Мы с Вами с начала и до конца проследили путь иммунологичес­кой реакции. Но при этом сделали много допущений, из которых привлеку Ваше внимание лишь к одному. Мы говорили, что Т-ЛИМФОЦИ­ТЫ-ХЕЛПЕРЫ взаимодействуют с антигеном второго порядка, и они приходят к выводу, что тот действительно является антигеном - т.е. по своему химическому строению не имеет аналогов среди мил­лиардов белков присущих нашему организму. т.е. лимфоцит здесь выступает в качестве какого-то сверх умного зверя, который гораз­до уменее нас с Вами. Ибо я очень сомеваюсь, что кто-нибудь из нас способен вспомнить формулу какого-нибудь белка, ну скажем ге­моглобина. Естественно, лимфоцит не такой уж умный, это достаточ­но простая клетка. Но из этого следует,что нужно искать объясне­ние тому как функционирует система иммунитета в целом. Как отли­чается свое от чужого. Заранее скажу, что здесь много неясного. Предложено много теорий объясняющих эти процессы, - теория боко­вых цепей ЭРЛИХА,пряимой и непрямой матрици и т.д. Мы с Вами сей­час поговорим о теории, которая по современным возрениям наиболее полно объясняет все эти явления.

КЛОНАЛЬНО-СЕЛЕКЦИОННАЯ ТЕОРИЯ БЕРНТА Суть этой теории заключается в следующем. В процессе эмбрио­генеза иммунокампетентная система формируется достаточно поздно, тогда когда сформированы уже основные структуры и органы организ­ма. Начало формирования иммунокомпетентной системы связано с ак­тивным размножением лимфоидных клеток, и формированием громадного множества клонов лимфоцитов. Клон - это потомство одной лимфоид­ной клетки способной образовать антитела только лишь к одному ка­кому-нибудь антигену. Но поскольку клонов много, то любому анти­гену, который в принципе может встретится в природе, в том числе и к собственным белкам, в организме существует клон лимфоцитов. И если антиген попадает в организм, соответствующий клон начинает вырабатывать против него антитела. Однако на первом этапе разви­тия (в эмбриональный период) лимфоциты не в состоянии образовы­вать антитела. Более того, тот клон лимфоцитов, который встретил свой антиген погибает. Ну а встречают свои антиген прежде всего те лимфоциты, которые способны образовывать антитела к собствен­ным белкам и тканям организма. Таким образом, когда иммунокомпе­тентная система достигает зрелости и становится способной синте­зировать антитела, то в организме нет клеток могущих синтезиро­вать антитела к собственными тканям, и есть клетки, которые могут синтезировать антитела к чему угодно остальному. В таком виде БЕРНЕТ сформулировал свою теорию примерно чет­верть века назад. В основном его положения подтвердились. Те кло­ны лимфоцитов,которые способны синтезировать антитела к собствен­ным тканям в действительности не погибают, а вытормаживаются со­ответствующими клонами Т-ЛИМФОЦИТОВ СУПРЕССОРОВ. То обстоятельст­во, что они не погибают, создает предпосылки для развития иммуно­логических реакций по отношению к собственными тканям, так назы­ваемых аутоиммунных процессов. Эти аутоиммуные процессы возникают в том случае, если активность клеток СУПРЕССОРОВ оказывается не­достаточной.

Лимфатическая система человека выполняет ряд важных защитных функций, которые предупреждают развитие патогенных микроорганизмов или вирусов в жидких средах, клетках и тканях. За гуморальный иммунитет отвечают В-лимфоциты, которые при дальнейшем созревании синтезируют иммуноглобулины (Ig). Строение этих веществ позволяет находить, помечать и уничтожать пришедшие в организм антигены. В чем заключаются особенности молекул?

Плазматические клетки

Все лимфатические клетки организма человека делятся на две большие группы: Т-лимфоциты и В-лимфоциты. Первые отвечают за клеточный иммунитет, поглощая антигены в процессе фагоцитоза. Задача вторых заключается в синтезе специфических антител - гуморальный иммунитет.

В-лимфоциты детерминируются во вторичных лимфоидных органах (лимфатические узлы, селезенка), а затем формируют популяцию плазмоцитов, которые также называются плазматическими клетками. Они в дальнейшем мигрируют в красный костный мозг, слизистые оболочки и ткани.

Плазмоциты достигают больших размеров (до 20 мкм), окрашиваются базофильно, т. е. в фиолетовый цвет с помощью красителей. В центре этих клеток находится крупное ядро с характерными глыбками гетерохроматина, которые напоминают спицы колеса.

Цитоплазма окрашивается светлее, чем ядро. В ней располагается мощный транспортный центр, состоящий из эндоплазматической сети и аппарата Гольджи. АГ развит достаточно сильно, формируя так называемый светлый дворик клетки.

Все перечисленные структуры направлены на синтез антител, которые отвечают за гуморальный иммунитет. Строение молекулы иммуноглобулина имеет свои особенности, поэтому важно постепенное и качественное созревание этих структур в процессе синтеза.

Собственно, для этого и развита такая густая сеть ЭПС и аппарата Гольджи. Также генетический аппарат плазмоцитов, заключенный в ядре, направлен преимущественно на синтез белков антител. Зрелые являются примером высокой степени детерминации, поэтому редко делятся.

Строение антител иммуноглобулина

Эти высоко специализированные молекулы являются гликопротеидами, т. к. имеют белковую и углеводную части. Нас интересует скелет иммуноглобулинов.

Молекула состоит из 4 пептидных цепей: две тяжелые (Н-цепи) и две легкие (L-цепи). Они соединяются друг с другом с помощью дисульфидных связей, и в результате мы можем наблюдать форму молекулы, напоминающую рогатку.

Строение иммуноглобулинов направлено на соединение с антигенами с помощью специфических Fab-фрагментов. На свободных концах “рогатки” каждый такой участок образован двумя вариабельными доменами: одним от тяжелой и одним от легкой цепи. Каркасом служат постоянные домены (по 3 на каждой тяжелой и по одному на легких цепях).

Подвижность вариабельных концов иммуноглобулина обеспечивается наличием шарнирного участка в месте, где формируется дисульфидная связь между двумя Н-цепями. Так намного упрощается процесс взаимодействия антиген-антитело.

Остается нерассмотренным третий конец молекулы, который не взаимодействует с чужеродными молекулами. Он называется Fc-участком и отвечает за прикрепление иммуноглобулина к мембранам плазмоцитов и других клеток. Кстати, легкие цепи могут быть двух видов: каппа (κ) и лямбда (λ). Они соединены между собой дисульфидными связями.Также имеется пять видов тяжелых цепей, по которым классифицируют различные типы иммуноглобулинов. Это α-(альфа), δ-(дельта), ε-(эпсилон), γ-(гамма) μ- (мю) цепи.

Некоторые антитела способны образовывать полимерные структуры, которые стабилизируются за счет дополнительных J-пептидов. Так образуются димеры, тримеры, тетрамеры или пентомеры Ig определенного типа.

Еще одна дополнительная S-цепь характерна для секреторных иммуноглобулинов, строение и биохимия которых позволяют им функционировать в слизистых оболочках полости рта или кишечника. Эта дополнительная цепь предотвращает разрушение молекул антител природными ферментами.

Строение и классы иммуноглобулинов

Разнообразие антител в нашем организме предопределяет вариабельность функций гуморального иммунитета. Каждый класс Ig имеет свои отличительные характеристики, по которым нетрудно догадаться об их роли в иммунной системе.

Строение и функции иммуноглобулинов напрямую зависят друг от друга. На молекулярном уровне они отличаются аминокислотной последовательностью тяжелой цепи, типы которой мы уже упомянули. Следовательно, выделяют 5 видов иммуноглобулинов: IgG, IgA, IgE, IgM и IgD.

Особенности иммуноглобулина G

IgG не образует полимеры и не встраивается в мембраны клеток. В составе молекул выявлено присутствие гамма-тяжелой цепи.

Отличительной чертой этого класса является тот факт, что только данные антитела способны проникать через и формировать иммунную защиту зародыша.

IgG составляет 70-80 % всех сывороточных антител, поэтому молекулы легко обнаруживаются лабораторными методами. В крови 12 г/л - среднее содержание этого класса, и такой показатель обычно достигается уже к 12 годам.

Строение иммуноглобулина G позволяет выполнять следующие функции:

Иммуноглобулин А: особенности и функции

Этот класс антител встречается в двух формах: сывороточной и секреторной.

В сыворотке крови IgA составляет 10-15 % всех антител, а его среднее количество составляет 2,5 г/л к 10-летнему возрасту.

Больше нас интересует секреторная форма иммуноглобулина А, т. к. около 60 % молекул данного класса антител сосредоточены в слизистых оболочках организма.

Строение иммуноглобулина А также отличается своей вариативностью за счет наличия J-пептида, который может участвовать в образовании димеров, тримеров или тетрамеров. За счет этого один такой комплекс антител способен связывать большое количество антигенов.

Во время образования IgA к молекуле присоединяется еще один компонент - S-белок. Его главной задачей является защита всего комплекса от разрушительного действия ферментов и других клеток лимфатической системы человека.

Иммуноглобулин А содержится в слизистых оболочках желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы и дыхательных путей. Молекулы IgA обволакивают антигенные частицы, тем самым препятствуя их адгезии на стенках полых органов.

Функции этого класса антител следующие:

1. Нейтрализация антигенов.
2. Являются первым барьером среди всех молекул гуморального иммунитета.
3. Опсонируют и маркируют антигены.

Иммуноглобулин М

Представители класса IgM выделяются большими размерами молекулы, т. к. их комплексы являются пентамерами. Всю конструкцию поддерживает J-белок, а каркасом молекулы являются тяжелые цепи ню-типа.

Пентамерная структура характерна для секреторной формы этого иммуноглобулина, однако существуют и мономеры. Последние крепятся к мембранам В-лимфоцитов, тем самым помогая клеткам обнаруживать патогенные элементы в жидкостях организма.

Всего 5-10 % составляет IgM в сыворотке крови, а его содержание в среднем не превышает 1 г/л. Антитела данного класса являются самыми древними в эволюционном плане, а синтезируются они только В-лимфоцитами и их предшественниками (плазмоциты на это не способны).

Количество антител М повышается у новорожденных, т.к. это является фактором интенсивной секреции IgG. Такая стимуляция положительно влияет на развитие иммунитета младенца.

Строение иммуноглобулина М не позволяет проникать через плацентарные барьеры, поэтому обнаружение этих антител в жидкостях плода становится сигналом о нарушении обменных механизмов, инфекции или дефекте плаценты.

Функции IgM:

Особенности иммуноглобулина D

Данный вид антител изучен достаточно мало, поэтому их роль в организме до конца не выяснена. Встречаются IgD только в виде мономеров, в сыворотке крови эти молекулы составляют не больше 0,2 % от всех антител (0,03 г/л).

Основная функция иммуноглобулина D - это рецепция в составе мембраны В-лимфоцитов, однако только 15 % всей популяции этих клеток имеют IgD. Прикрепляются антитела с помощью Fc-конца молекулы, а тяжелые цепи относятся к дельта-классу.

Строение и функции иммуноглобулина Е

Этот класс составляет незначительную долю всех антител сыворотки крови (0,00025 %). IgE, он же реагин, обладают высокой цитофильностью: мономеры этих иммуноглобулинов прикрепляются к мембранам тучных клеток и базофилов. В результате IgE влияет на выработку гистамина, который приводит к развитию воспалительных реакций.

В строении иммуноглобулина Е присутствуют тяжелые цепи эпсилон-типа.

Из-за малого количества эти антитела очень сложно обнаруживаются лабораторными методами в сыворотке крови. Повышенное содержание IgE является важным диагностическим признаком возникновения аллергических реакций.

Выводы

Строение иммуноглобулинов напрямую влияет на их функции в организме. Гуморальный иммунитет играет большую роль в поддержании гомеостаза, поэтому все антитела должны работать четко и слаженно.