Структура и функции иммуноглобулинов, описание моноклональных антител, общего IgE

Белки, продуцируемые плазматическими клетками в ответ на иммуноген, известные как иммуноглобулины, играют важную роль в иммунной системе организма. Являются наиболее распространенными белками в крови, составляя 20% (общий ige) от всех белков плазмы.

Функции иммунной системы человека

Основная функция иммунной системы – защита человеческого организма от экологических агентов (микробы или химические вещества), тем самым сохраняя его целостность. Иммунная система является неотъемлемой частью здоровья человека и необходима для выживания. Без неё организм был бы уязвим к атаке микробными инфекциями, аллергенами, токсическими соединениями, и повреждениям ткани. Это обширная сеть клеток, органов, белков и тканей, распространенная по всему организму, постоянно готова выявлять захватчиков – как только враг обнаружен, формируется сложная атака.

Иммунная система обеспечивает первую линию защиты и формирует различные системы восстановления и защиты, включая стимуляцию ангиогенеза, активацию долговременного адаптивного иммунитета, восстановление ран. Сталкиваясь с патогеном, иммунная система устанавливает иммунный ответ, который можно разделить на врожденный иммунитет (резистентность) и специфический иммунитет. Специфический иммунитет делится на гуморальный иммунитет, связанный с антителом, и клеточный, организованный Т-клетками. Такое разделение помогает понять и проанализировать иммунный ответ, но система функционирует как единое целое.

Несколько разных типов клеток расположены на передней линии для обнаружения инфекционных поражений, включая моноциты/макрофаги, эндотелиальные клетки и эпителиальные клетки. Эти клетки инициируют специфический, последовательный воспалительный ответ клеточного типа на повреждения. Среди них макрофаги (макрофаг – тип фагоцита, клетка) один из ключевых игроков, привлекаются к инфицированным периферическим тканям и участвуют в поглощении инвазивного инородного возбудителя. А также в представлении антигена, требуемого для инициирования адаптивных иммунных ответов и иммунодуляции посредством производства и высвобождения иммунных эффекторов, таких как противовоспалительные цитокины, хемокины и факторы роста.

Воспалительный процесс:

1. Воспаление изначально развивается как положительный ответ на защиту от инфекции и повреждение тканей.
2. Острый воспалительный ответ разрешается, как только инфекция, вызывавшая его, искоренена.
3. Таким образом, воспалительный ответ представляет сложный процесс, который четко регулируется контролируемой системой отрицательной обратной связи.
4. Помимо критической роли в инициации, макрофаги участвуют в прекращении воспалительных явлений (тем самым – в ауторегуляторной петле воспалительного процесса).

ВНИМАНИЕ. К сожалению, случается, что воспалительный ответ остается продолжительным, что может вызвать повреждение тканей, в то время как предполагается, что он занят заживлением и восстановлением ран.

Хроническое неконтролируемое воспаление опасно и может стать основным инициатором в патогенезе хронических заболеваний (аутоиммунные заболевания, астма, болезнь Крона, атеросклероз, ревматоидный артрит, нейродегенеративные заболевания, и даже повышать риск рака).

Иммуноглобулин – определение, свойства

Иммуноглобулины, также известные как антитела, представляют молекулы гликопротеина, большие Y-образные белки, продуцируемые плазматическими клетками (лейкоцитами). Они действуют как критическая часть иммунного ответа, специфически распознавая и связываясь с конкретными антигенами (патогенные бактерии или вирусы) и помогают в их уничтожении. Разные классы и подклассы иммуноглобулина (изотипы) различаются по биологическим особенностям, структуре, специфичности и распределению цели. Следовательно, оценка изотипа иммуноглобулина может показывать информацию о комплексном гуморальном иммунном ответе.

Каждый иммуноглобулин человеческий имеет уникальную цель, известную как антиген, присутствующий в зараженном организме. Этот антиген является ключом, который помогает антителу идентифицировать микроорганизм. Связано это с тем, что и антитело, и антиген имеют сходную структуру на кончиках Y-образной формы. Подобно тому, как у каждого замка один ключ, антитело имеет антиген-ключ. Когда ключ вводится в замок, антитело активирует, препятствует или нейтрализует его цель. Производство антител – основная функция гуморальной иммунной системы.

О чем говорит повышенный уровень иммуноглобулина Е?
Watch this video on YouTube

Классификация и особенности видов

Иммуноглобулины состоят из базовых структурных единиц – каждая с двумя тяжелыми и двумя легкими цепями. Несколько различных типов тяжелых цепей антител определяют пять различных типов кристаллизующихся фрагментов (Fc), которые могут быть присоединены к антигенсвязывающим фрагментам.

Функционально они разделены:

• на вариабельные домены, которые связывают антигены;
• константные домены, определяющие эффекторные функции (активация комплемента к рецептору или связывание с Fc-рецепторами).

Вариабельные домены создаются при помощи сложной серии перегруппировки генов, затем могут подвергаться соматической гипермутации после воздействия антигена, чтобы обеспечить созревание аффинности. Каждый домен вариабельного типа можно разделить на три области изменчивости последовательности, которые называются областями определения комплементарности, и четыре области относительно постоянной последовательности, обозначенные как каркасные области. Три ООК тяжелой цепи соединены с тремя ООК легкой цепи, чтобы сформировать область связывания антигена.

Каждый класс из существующих пяти основных классов доменов тяжелой цепи определяет изотипы – иммуноглобулин M, G, A, D и E. Каждый из них имеет префикс «Ig» (обозначает иммуноглобулин) и отличается биологическими свойствами, функциональной областью, способностью бороться с разными антигенами. IgG классифицируется на четыре подкласса: IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4; IgA – на IgA1 и IgA2.

Константные домены тяжелой цепи могут меняться, что позволяет измененную эффекторную функцию при сохранении антигенной специфичности.

IgG

Иммуноглобулин G – мономер, преобладающий изотип, присутствующий в сыворотке крови, лимфатической, спинномозговой, перитонеальной жидкости; ключевой игрок в гуморальном иммунном ответе. Сывороточный IgG у здоровых людей приблизительно 15% от общего белка (общий Ig), помимо альбуминов, ферментов, других глобулинов и прочих. Часть участка связывания антигена (Fc) IgG, но не F (ab’) 2 (или фрагменты Fab), может пересекать плаценту и вводить эмбриональную циркуляцию, обеспечивая плоду пассивный иммунитет.

IgM

Иммуноглобулин M – преимущественно в сыворотке и лимфатической жидкости, 10% –третий наиболее распространенный сывороточный иммуноглобулин принимает одну из двух форм:

• пентамер, где все тяжелые цепи идентичны, а все легкие цепи одинаковы;
• мономер (например, обнаруженный на В-лимфоцитах в качестве рецепторов В-клеток).

Большая пентамерная структура позволяет строить мосты между встречающимися эпитопами на молекулах, которые слишком далеки, чтобы быть связанными меньшими антителами IgG.

IgE

IgE (как и IgD) присутствует в сыворотке в гораздо меньших количествах, чем другие иммуноглобулины. В первую очередь иммуноглобулин E защищает от паразитарного вторжения и несет ответственность за аллергические реакции.

IgA

Иммуноглобулин A присутствует в сыворотке как в мономерной, так и в димерной форме, примерно 15% от общего IgG. Секреторный IgA (димер) обеспечивает первичный защитный механизм против некоторых местных инфекций из-за его обилия в выделениях слизистой (например, слюне и слезах). Основная функция секреторного иммуноглобулина A может заключаться не в уничтожении антигенов, а в предотвращении проникновения посторонних веществ в систему кровообращения.

IgD

Иммуноглобулин D составляет около 1% белков в плазматических мембранах незрелых B-лимфоцитов, где он обычно сосуществует с другим клеточным поверхностным антителом IgM. IgD также продуцируется в секретируемой форме, которая содержится в очень небольших количествах в крови (сыворотка крови), что составляет 0,25% иммуноглобулинов.

Антигены и антитела при аллергии

Кожа атопических пациентов содержит специфические реагенные антитела во всех эпидермальных клетках, также в зонах, подверженных антигену. Реагины присутствуют в эпителиальных клетках сальных желез, потовых желез, волосяных фолликулов, в макрофагах и перицитах. В тканях, подвергнутых антигену, макрофаги и перициты становятся увеличенными и интенсивно окрашиваются толуидиновым синим.

Часто, когда антитело и антиген связываются, они становятся иммунным комплексом, который функционирует как унитарный объект и действует как самостоятельный антиген, противодействуя другим антителам. Точно так же гаптены представляют собой небольшие молекулы, которые сами по себе не спровоцируют иммунный ответ, но как только они связывают белки, полученный комплексный аддукт или гаптен-носитель является антигенным.

Как выглядит иммуноглобулин ("Человек-Разумный", 2013)
Watch this video on YouTube

Резус-конфликт и антирезусный иммуноглобулин при беременности

Изоиммунизация резуса возникает у резус-отрицательных женщин, когда отец (плода) – резус-положительный. Результат – резус-несовместимость, конфликт (беременность Rh +). Во время родов женщина может подвергаться воздействию крови младенца, что вызывает развитие антител, которые способны создать повышенный риск для здоровья, если женщина планирует беременеть в последующем (Rh +), какая бы группа крови не была.

1. В легких случаях у плода может быть умеренная анемия с ретикулоцитозом.
2. В умеренных и тяжелых формах – более выраженная анемия и эритробластоз феталис (гемолитическая болезнь новорожденного). Особо тяжелый случай способен вызвать рождение мертвого ребенка.

Большинство заболеваний Rh предотвращают во время беременности или незамедлительно (в течение 72 часов) после родов. Лечение – внутримышечная или внутривенная инъекция антирезусного антитела (антирезусный иммуноглобулин) – ориентирована на то, чтобы эмбриональные резус-положительные эритроциты разрушались до того, как иммунная система матери обнаружила их и была бы сенсибилизирована.

Метод антиэритроцитарных антител обнаруживает антитела в крови, направленные против эритроцитов.

Как определить уровень антител в крови?

На самом деле не существует понятия как нормы концентрации антител, поскольку иммуноглобулины производятся у людей с разной скоростью. Пациент с ослабленной иммунной системой вырабатывает меньше антител, или они реагируют медленнее на воздействие антигена.

Тесты на антитела включают анализ образца пациента (обычно крови) на наличие или отсутствие конкретного (качество) антитела или количества присутствующего (количество) антитела. Показатель теста зависит от симптомов у пациента и конкретных обстоятельств, которые привели к необходимости сдавать тест. Различные антитела могут быть обнаружены и измерены в образцах крови пациента (иногда в слюне). Ученые постоянно обнаруживают все больше иммуноглобулиновых белков.

Тесты на антитела включают смешивание образца крови пациента с известным антигеном, и наблюдение за тем, происходит ли реакция. Если присутствует антитело, и происходит реакция связывания с антигеном, можно определить образование комплекса антитело-антиген.

Результаты могут быть представлены:

• качественным образом как «обнаруженные» или «не обнаруженные» в случае антител к агентам, вызывающим хронические инфекции (например, ВИЧ), где любое количество антител считается существенным;
• «больше, чем» конкретный уровень, который варьируется в зависимости от вовлеченного микроорганизма;
• «иммунный» или «неиммунный», что означает, что у человека есть или нет достаточного количества антител для предотвращения заражения;
• в числовом определении, представляющем концентрацию.

Наличие IgM указывает на недавнее первоначальное воздействие антигена, тогда как обнаружение IgG указывает на воздействие некоторое время назад. Высокий уровень IgE помогает диагностировать аллергический фактор, но не обязательно соотносится с серьезностью симптомов.

Титры антител иногда используются для оценки того, насколько значительным является положительный уровень антител. «Титр антитела» – термин, который иногда используется для обозначения концентраций антител в общих чертах (сообщает о некоторых уровнях антител, особенно в случае аутоиммунных состояний).

Дефицит иммуноглобулина, аффинность и авидность – что это?

Дефицит селективного иммуноглобулина A – первичный иммунодефицит и наиболее распространенный из недостатков первичных антител. Общий дефицит иммуноглобулина А определяется, как не обнаруживаемый уровень иммуноглобулина в сыворотке крови при значении <5 мг/дл (0,05 г/ л) у людей. Частичный дефицит относится к обнаруживаемым, но уменьшенным уровням иммуноглобулина А, которые более чем на два стандартных отклонения ниже нормальных или средних.

IgA обычно ассоциируется с нормальными В-лимфоцитами в периферической крови, CD4 + и CD8 + Т-клетками и, как правило, нормальными нейтрофилами и лимфоцитами. Может присутствовать аутоантитело против IgA изотипа IgG или IgE. Периферическая кровь также может поражаться аутоиммунными цитопениями, например аутоиммунной тромбоцитопенией, или обнаруживаются другие аутоиммунные состояния.

ВНИМАНИЕ. Антинуклеарные антитела (или антинуклеарный фактор) – аутоантитела, которые связываются с содержимым клеточного ядра.

У здоровых людей иммунная система продуцирует антитела к чужеродным белкам (антигенам), но не к человеческим белкам (аутоантигены). У некоторых людей образуются антитела к человеческим антигенам.

Антиспермальные антитела – антитела, продуцируемые против антигенов спермы, встречаются у мужчин и женщин, практикующих анальный секс. Факторы риска образования антиспермальных антител у мужчин включают травмы и хирургию, орхит, варикоцеле, инфекции, простатит, рак яичек, отказ иммуносупрессии и анальный секс.

Антиген-антитело является решающим взаимодействием в клетках для борьбы с инфекциями. Антигены – чужеродные частицы, которые попадают в клетки-хозяева. Они в основном состоят из полисахаридов или гликопротеинов и имеют особые формы. Взаимодействие между антигеном и антителом происходит в соответствии с правильным связыванием двух сторон нековалентными связями, такими как водородные связи, ван-дер-ваальсовые связи и т. д. Оно обратимо.

Аффинность и авидность – два параметра, которые измеряют прочность взаимодействия антиген-антитело в иммунологии. Ключевое различие между аффинностью и авидностью заключается в том, что сродство является мерой силы индивидуального взаимодействия между эпитопом и одним участком связывания антитела, тогда как авидность является мерой общих связок между антигенными детерминантами и областями антигенсвязывания многовалентного антитела. Аффинность – один из факторов, влияющих на авидность взаимодействия антиген-антитело.

Анализ крови на иммуноглобулин
Watch this video on YouTube

Антитела и особенности иммунной системы ребенка

У младенцев иммунная система предрасположена к толерантности, и состоит из клеток преимущественно с наивными фенотипами, которые созревают при воздействии на окружающую среду. Акт рождаемости – переход от бесплодной среды матки в широкий мир – подвергает ребенка большому ряду патогенов, с которыми он никогда не сталкивался и соотвественно его иммунная система ещё не выработала защиту. Чтобы дополнить этот период иммунной незрелости и снизить риск заражений, мать передает пассивную защиту ребенку, главным образом в форме антител.

Неонатальная иммунная система зависит от разных популяций защитных клеток (по сравнению с иммунной системой взрослого человека), также отмечены качественные различия в иммунных ответах популяциями общих клеток между маленькими детьми и взрослыми.

Преклонный возраст также причина ослабленной иммунной системе: характеризуется потерей иммунных клеток, лимфопенией и уменьшенным разнообразием вариабельных рецепторных генов на В-клетках и Т-клетках.

Когда и зачем проводится анализ крови на иммуноглобулины?

Результаты некоторых тестов на антитела считаются «диагностическими» для конкретных заболеваний: если пациент испытывает положительный результат для конкретного антитела, это доказывает, что у него определенное состояние. Тесты на антитела проводятся по разным причинам.

Основные:

• подтверждение контакта с инфекционным агентом;
• оценка уровня иммунного статуса против определенного микроорганизма;
• диагноз аутоиммунного состояния;
• диагностика причины реакции переливания или отторжения трансплантированного органа;
• диагностика аллергии;
• контроль течения инфекции или аутоиммунный процесс.

Существует несколько тестов, измеряющих содержание уровней различных антител человека – ведь они столь же индивидуальны, как и заболевания, на которые нацелены. Тесты могут назначать отдельно или в комбинации, в зависимости от симптомов пациента, от того, какую информацию пытается собрать врач.

Кардиолипин является уникальным фосфолипидом, в основном ограничен митохондриальной мембраной, где он синтезируется из фосфатидилглицерина и цитидиндифосфата-диацилглицерина. Молекулы кардиолипина экспрессируются на поверхности апоптотических клеток и распознаются антифосфолипидными антителами. Антитела к кардиолипину (антиардиолипину) являются аутоантителами, которые могут влиять на свертывание крови.

Антитела к тиреопероксидазе повышены – что делать?

Аутоантитела щитовидной железы не только часто обнаруживаются у пациентов с заболеванием, но и у людей без проявления дисфункции щитовидной железы. Высокая распространенность вызывает вопросы относительно потенциальной роли в экстратироидальных заболеваниях.

Тест на антитело против микротипов антитироида также называют анализом на пероксидазу щитовидной железы. Он измеряет антитиреоидные микросомальные антитела в крови – обнаруживает антитела к тиреопероксидазе в крови. Пероксидаза щитовидной железы (тиреоидная пероксидаза или тиреопероксидаза) – фермент, обычно находящийся в щитовидной железе, имеет большое значение в производстве гормонов щитовидной железы. Если щитовидный зоб вызывает беспокойство и поставлен диагноз, связанного с ним заболевания, врач может рекомендовать этот тест, дополнительно к другим анализам, чтобы идентифицировать причину.

Тироглобулин – белок, обнаруженный в клетках щитовидной железы. Тестирование антитела к тиреоглобулину используется при оценке проблем щитовидной железы. Антитироглобулин обычно не содержится в кровотоке. Однако у 10-20% здоровых людей обнаружены уровни антитироглобулина. Значение контрольного диапазона для антитироглобулина составляет менее 116 МЕ / мл.

Препараты с иммуноглобулинами: область применения, показания, лечение

Внутривенный иммуноглобулин человека нормальный – препарат, который содержит антитела для защиты от инфекционных агентов, вызывающих различные заболевания. Область применения расширяется, учитывая, что исследование выявило его противовоспалительные и иммуномодулирующие функции. Приобретают все большее значение в качестве заместительной терапии при первичном и приобретенном гуморальном иммунодефиците, положительно оценивается в иммуномодулирующей терапии при аутоиммунных заболеваниях.

В настоящем иммуноглобулин – наиболее используемый продукт крови, который получают посредством обработки плазмы. Метод с годами совершенствуется (к снижению вирусной нагрузки на плазму) и включает пастеризацию, обработку растворителем, обработку каприловой кислотой и нанофильтрацию. Все это способствуют повышению безопасности и качества продукта крови.

Механизмы действия Ig включают не только блокаду рецепторов Fc фагоцитов, но также контролируют пути комплемента, образование димера идиотипа-анти-идиотипа, блокирование суперантигенного связывания с Т-клетками, ингибирование дендритных клеток и стимуляцию регуляторных Т-клеток. Существует несколько рецептур Ig (иммуноглобулин человека антирезус, иммуноглобулин человека противостафилококковый или антистафилококовый и другие) каждая из которых имеет свои особенности.

Используется для профилактики некоторых вирусных инфекций (кори ветряной оспы, гепатита А, гепатита В. Эффективен в лечении цитомегаловирусной пневмонии после трансплантации костного мозга.

СПРАВКА. Цитомегалия – вирусная инфекция, причина которой цитомегаловирус (из семейства вирусов герпеса). После первичной инфекции ЦМВ, как и все герпес вирусы, сохраняется в теле человека на всю жизнь, обычно без последствий (как, например, вирус, вызывающий ветрянку).

Терапия моноклональных антител представляет собой форму иммунотерапии, которая использует моноклональные антитела для связывания моноспецифически с определенными клетками или белками. Цель состоит в том, что лечение стимулирует иммунную систему пациента нападать на эти клетки. Моноклональные антитела производятся идентичными иммунными клетками, которые все являются клонами уникальной родительской клетки. Моноклональные антитела могут иметь одновалентную аффинность, поскольку они связываются с одним и тем же эпитопом.

Несмотря на различные формулы иммуноглобулина, доступные на рынке, все препараты должны следовать параметрам качества. Механизмы действия Ig многочисленны и выходят далеко за рамки простого блокирования Fc-рецепторов фагоцитов. Считается, что многие механизмы еще предстоит выяснить.