Физиология иммунной системы
|
|
Скачать 0.74 Mb.
|
|
Рис. 4.7. Схема строения секреторного иммуноглобулина А |
2.4. АНТИТЕЛААнтителам присущи следующие основные биологические свойства.
10-валентные.
A. Изотопические, характеризующие принадлежность Ig к оп ределенному классу; ,л Б. Аллотипические, сс^й^тствующие аллельным вариантам иммуноглобулина; » B. Идиотипические, отражающие индивидуальные особеннос ти иммуноглобулина. Организм способен реагировать на поступление чужеродных антигенов синтезом белков, обладающих специфическим сродством с антигеном, вызвавшим этот синтез. Эти белки получи название антител. Хотя антитела отличаются друг от друга ; только по способности связывать разные антигены, но и по cboj физико-химическим свойствам, структурно все они сходны. Эй высокоспециализированная группа белков, построенных из поли! пептидных цепей двух основных типов (легких и тяжелых), полу-j чила название иммуноглобулинов. Иммуноглобулины синтезируются в пузырьках пластинчатого аппарата (Гольджи) В-лимфоцитов. По мере созревания пузьз рек подходит к поверхности клетки, при контакте с ней происхс дит разрыв наружной мембраны клетки и мембраны пузырь* Свободные иммуноглобулины поступают в плазму, а связанные с мембраной остаются на поверхности клетки. Таким образом,? итоговой фазой В-клеточного иммунитета является продукций /g-антител, которая происходит постоянно. Одновременно в оргай низме синтезируются до 105... 107 антител различной специфично-] сти. Интактный В-лимфоцит синтезирует в один час пример^ 250...500 молекул IgM и большую часть их отдает в экстрацелг лярную жидкость. После специфической антигенной стимуляция и трансформации лимфоцитов в плазматические клетки этот синтез возрастает в тысячи раз. Наиболее полно изучено строение антител, представленш иммуноглобулинами класса G (рис. 4.5). На схеме видно, что молекула IgG под действием протеолития ческого фермента папаина расщепляется на три больших фраг*§ мента. Два из них идентичны и обладают свойством взаимоде ствовать с одной молекулой антигена. Они были обозначены ка Fab-фрагменты (Fragment antigen binding), связывающие антиш Легкая цепь Тяжелая цепь Г  ипервариабельные участки легкой цепи IГипервариабельные участки тяжелой цепи Межцепьевые ' дисульфитные связи (Эффекторные . биологические Fc функции) Внутрицепьевые дисульфидные связи Шарнирная область Участок связывания комплемента Углевод VL и VH: вариабельные области CL и Сн: константные области Третий фрагмент, содержащий углеводный компонент, был получен при изучении его свойств в кристаллическом состоянии, за что и назван Fc-фрагментом (Fragment cristalline). В дальнейшем было показано, что Fc-фрагмент взаимодействует с мембранами клеток, выполняя транспортную функцию, фиксацию Cql компонента комплемента и т. д. Все иммуноглобулины — это тетрамеры, состоящие из четырех полипептидных цепей. Две из них представлены длинными (около 450 аминокислотных остатков), или тяжелыми (heavy), Н-цепями, а две другие — короткими (около 220 аминокислотных остатков), или легкими (light), L-цепями. Легкие цепи являются общими для всех классов и подклассов иммуноглобулинов и могут произвольно сочетаться с любой тяжелой цепью. У большинства позвоночных легкие цепи разделяются по антигенным свойствам на два типа — «каппа» (с-тип) и «лямбда» (1-тип). Изучение первичной структуры полипептидных цепей иммуноглобулинов показало, что N-концевые участки тяжелых и легких цепей, включающие около 100 аминокислотных остатков, обладают уникальной структурой и аминокислотной последовательностью. Они представляют собой вариабельные области (V-область) тяжелых (Vh) и легких (Vl) цепей. Указанные вариабельные области, с одной стороны, образуют антигенсвязывающие центры антител, а с другой — определяют их многообразие. Остальная (С-концевая) последовательность тяжелой и легкой цепей идентична у всех молекул данного класса или подкласса, но различна у молекул, относящихся к разным классам и подклассам. Она носит название константная область (С-область). В зависимости от структуры константной области тяжелых цепей молекулы иммуноглобулинов делят на классы. В настоящее время известно пять классов иммуноглобулинов, обозначаемые как IgA, IgM, IgG, IgD и IgE. Тяжелые цепи иммуноглобулинов каждого класса различаются по своим физико-химическим, антигенным и иммунологическим свойствам. Эти цепи обозначаются греческими буквами в соответствии с латинским обозначением класса иммуноглобулинов: IgA. (а-цепь), IgM (пьцепь), IgG (g-цепь), IgD (d-цепь) и IgE (е-цепь). В N-концевой части Н- и L-цепей иммуноглобулинов имеются участки, отличающиеся чрезвычайно высокой вариабельностью (гипервариабельные участки): HI; Н2; НЗ; LI; L2; L3. Каждый из них содержит около шести аминокислотных остатков. Вместе эти участки образуют антигенсвязывающий центр. Цепи иммуноглобулинов состоят из доменов — структурных единиц, содержащих около ПО остатков аминокислот. Тяжелые цепи образуют четыре домена: один вариабельный и три константных, обозначаемые Сн1; Сц2; СнЗ. Легкие цепи содержат по два домена — вариабельному (Vl) и константному (Cjj. Каждый домен представляет собой плотно упакованную глобулу, так как аминокислотные последовательности обладают определенным сходством друг с другом. И эти участки полипептидной цепй замыкаются внутрицепочной дисульфидной связью. Каждый из Fab-фрагментов состоит из одной L-цепи (Vl- и Сь-домены) и половины одной Н-цепи (Vh- и Сн-домены), а» Fc-фрагмент образован остатками двух Н-цепей, включающих СН2 и СН3 домены. Классы иммуноглобулинов различаются по своим химическим и биологическим свойствам. Так, их различная скорость полимериза-t ции выражается в том, что IgG существуют в виде мономера с моле кулярной массой 160 000, тогда как IgA состоит из одной или двух, а IgM, как правило, из пяти соответствующих субъединиц. , Биологические и иммунологические различия между классами иммуноглобулинов имеют большое практическое значение, так как они обусловливают характер реакции, следующей за образовав; нием комплекса антиген — антитело. Защитное действие антител может выражаться в прямом по вреждении микроорганизмов или в нейтрализации синтезируемо го ими токсина. Нейтрализация токсина состоит в прямой блокаде. s токсофорной группы антителами (антигенные и токсинные детер-И минанты идентичны). Однако связывание токсина и антитела мо-» j жет вызывать и пространственные изменения конфигурации, ко-1 торые делают невозможной адсорбцию токсина на субстрате -t>| клетке, чувствительной к токсину. >| Иммуноглобулины класса G оказывают сильное нейтрали-tf зующее действие на токсины и вирусы, а также способны к пре-4| ципитации, обладают опсонизирующим действием (опсонины -греч. Opsonion — снабжение пищей — антитела, в присутствие комплемента стимулирующие поглощение чужеродных частицу бактерий, вирусов и их разрушение лейкоцитами), усиливая фа-*?; гоцитоз. При умеренном нагревании IgG может связываться ct антителом, т. е. начинается реакция, названная связыванием ком* племента, ответственность за которую несет Fc-фрагмент. При: этом кроме непосредственной нейтрализации вирусов и токсинов^ IgG способствуют также зависящему от комплемента фагоцитозу иг внутриклеточной инактивации микроорганизмов. На долю IgG приходится около 80 % всех иммуноглобулинов. Более сложной, чем при нейтрализации токсинов, представляется роль антител в разрушении и устранении самого возбудителя. У некоторых грамотрицательных бактерий антитела в< связи с неспецифически реагирующими факторами комплемента сыворотки могут вызывать бактериолиз. Антитела и комплемент, однако, не вызывают цитолиз непосредственно, а лишь изменяют вначале поверхность бактериальной клетки таким образом, что она становится доступной действию имеющегося в организме фермента лизоцима. Лизоцим реагирует с мурамилпептидом клеточной стенки и вызывает разрыв в одном или нескольких местах поверхности. Повышение давления внутри клетки, дохо- дящее до 20 ати, приводит к тому, что микроорганизм с поврежденной стенкой лопается. Другой путь возможного действия антител — опсонизация заключается в изменении поверхности микробной клетки таким образом, что она становится более удобной для поглощения ее фагоцитами. Как и бактериолиз, опсонизация протекает на фоне активации комплемента, вызванной реакцией антиген — антитело. В отличие от цитолиза, требующего для своего осуществления присутствия на бактериальной клетке всех девяти факторов комплемента, в опсонизации участвуют только четыре компонента комплемента Q...C4. Особенно выражено опсонизирующее действие антител при колиинфекции новорожденных домашних животных. Большое значение имеют опсонизирующие антитела и для защиты против диплококков и стрептококков. Гладкая поверхность капсулы у диплококков мешает их поглощению фагоцитами. Лишь когда под действием антител их поверхность меняется, т. е. становится шероховатой, они могут быть фагоцитированы и затем уничтожены внутри клетки. Стрептококки поддаются фагоцитозу даже при отсутствии специфических антител, но из-за присутствия особого белка, названного М-антигеном, инактивируются не полностью. Часть их снова выходит из фагоцитов и продолжает размножаться дальше. Антитела, направленные против М-антигена патогенного типа стрептококков, способствуют внутриклеточной инактивации этих микроорганизмов. Ведущее место в реакциях бактериолиза и опсонизации принадлежит IgM. Этот класс иммуноглобулинов является самым «древним» в филогенетическом отношении. В ходе иммунного ответа вначале также появляются антитела /gM-клас-са. У новорожденных первые антитела принадлежат к IgM. В сыворотке молекулы IgM существуют в виде пентамера с молекулярной массой 950000. Пять мономерных субъединиц расположены радиально, причем Fc-фрагменты направлены к центру круга, а Fab-фрагменты — кнаружи (рис. 4.6). Рис. 4.6. Строение пентамерной структуры иммуноглобулина М 161 Поскольку IgM в полной мере не способны к нейтрализации токсинов, то животные раннего постнатального периода наибо-   лее подвержены токсикоинфекциям. IgM составляют примерно 3...10 % иммуноглобулинов сыворотки крови.Характерная особенность структуры IgM определяется тем, что она призвана оказывать особое защитное действие против микроорганизмов и других крупных антигенов, имеющих на своей поверхности антигенную мозаику из повторяющихся детерминантов. Антитела IgM связывают соответствующий антиген каждым из своих пяти участков связывания. Такие повторы антигенных детерминантов характерны для О-антигенов из клеточной стенки грамот-рицательных бактерий, жгутиков бактерий и вирусов, имеющих капсиды. Даже если каждый отдельный участок связывания проявляет лишь небольшую авидность, общая авидность всей молекулы повышается из-за суммирования нескольких таких связей. Если антитела IgM реагируют таким образом с антигеном, то при нахождении антигена близко к поверхности клетки комплемент настолько активируется, что вызывает локализованное повреждение нижележащей клеточной мембраны. Так, единственная молекула IgM в силу активирования комплемента может вызвать лизис клетки (например, бактерии или эритроцита). Антитела класса IgG, напротив, могут вызвать клеточный лизис путем активирования комплемента только в том случае, когда две молекулы антитела вступают в реакцию на поверхности клетки очень близко друг от друга, но для этого необходимо очень много (тысячи) молекул IgG. Если антиген не связан с поверхностью клетки, а существует в свободном виде с множеством детерминантов, то антитела /gM не имеют никаких преимуществ перед IgG. Напротив, их участки связывания, характеризующиеся низкой авидностью, не могут все связываться с одной и той же молекулой антитела и легко диссоциируют. Поэтому антитела IgG более эффективны при нейтрализации бактериальных токсинов и при защите клеток от адсорбиро- ; вания на них вируса. Сравнение активности антител IgG и IgM по отношению к одному и тому же поверхностному антигену сальмонелл показало, что на основе соотношения масс последние в 20 раз активнее при агглютинации [лат. agglutinatio — склеивание в глыбки (комочки) микробов, эритроцитов или других клеток и выпадение их в осадок в присутствии электролитов] сальмонелл, более чем в 100 раз активнее в инактивации микробной клетки с участием комплемента и более чем в 1000 раз эффективнее в опсонизации микроорганизмов и других клеток. Сывороточные антитела IgA в отличие от IgM и IgG не способны к связыванию комплемента и поэтому не могут вызывать ни иммуноприлипания, ни цитолиза или конглютинации. Считают, что этому классу иммуноглобулинов принадлежит функция защиты организма от проникновения возбудителя и развития инфекции. Этот класс иммуноглобулинов участвует в элиминации пи- Сывороточные антитела IgA в отличие от IgM и IgG не способны к связыванию комплемента и поэтому не могут вызывать ни иммуноприлипания, ни цитолиза или конглютинации. Считают, что этому классу иммуноглобулинов принадлежит функция защиты организма от проникновения возбудителя и развития инфекции. Этот класс иммуноглобулинов участвует в элиминации пи- щевых и других чужеродных антигенов, которые могут проникнуть в организм через слизистые оболочки, а также в регуляции иммунного ответа на эти антигены. Иммуноглобулины А составляют лишь 10... 15 % всех иммуноглобулинов сыворотки. Однако они преобладают в экстра-васкулярных секретах. Большая часть IgA в слюне, слезах, пищеварительных соках, секретах слизистой носа находится в виде секреторного IgA (SIgA), т. е. полимерной формы, состоящей из двух /gA-мономеров, соединяющей молекулы гликопротеина, называемого секреторным компонентом. Биологическая роль секреторного компонента сводится к повышению устойчивости IgA от разрушения протеолитическими ферментами (рис. 4.7).  Иммуноглобулин ыЕ — это мономеры, содержание которых в сыворотке крови ничтожно мало — 0,00005...0,0003 г/л, или 0,002 % общего количества Ig. За сутки их синтезируется 0,02 мг/кг; период полураспада в сыворотке крови составляет 2...3 сут, а в коже — 9...14сут. К классу IgE относится основная масса аллергических антител-реагинов. Уровень их значительно повышается у организмов, страдающих аллергией и зараженных гельминтами. IgE связываются с Fc-рецепторами тучных клеток и базофилов. При контакте с аллергеном образуются мостики IgE — антиген — IgE, что сопровождается поступлением ионов кальция в клетку-мишень, активацией в ней биохимических процессов и выделением биологически активных веществ, вызывающих аллергические реакции немедленного типа. Эозинофильный хемотаксический фактор, выделяемый тучными клетками, способствует аккумуляции ^ и* 163 эозинофилов и деструкции гельминтов. Предполагается также| что IgE, покрывая паразита, аккумулирует макрофаги благода! Fc-рецепторам этих клеток. Иммуноглобулины D — это мономеры; их содера в крови составляет 0,03...0,04 г/л, или до 1 % общего количе иммуноглобулинов. В сутки их синтезируется от 1 до 5 мг/кг, период полураспада колеблется в пределах 2...8 сут. IgD учас в развитии местного иммунитета, обладают антивирусной актив*! ностью, в редких случаях активируют комплемент. Плазматичес*! кие клетки, секретирующие IgD, локализуются преимуществе! в миндалинах и аденоидной ткани. IgD выявляются на В-клетка^| отсутствуют на моноцитах, нейтрофилах и Т-лимфоцитах. Полам гают, что IgD участвуют в дифференцировке В-клеток, способ-! ствуют развитию антиидиотипического ответа, участвуют в аутоя иммунных процессах. Я Основная масса IgM и IgD находится в плазме, a IgG и IgA рас*! пределяются примерно в одинаковых соотношениях межцу плаэ*! мой и межсосудистой тканью. |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям