Иммуноглобулины, в зависимости от особенностей строения константных областей тяжелых цепей, подразде­ляются на 5 основных классов: IgA, IgD, IgE, IgG, IgM. Каждый класс иммуноглобулинов характеризуется определенными свойствами и функциями.Иммуноглобулин G (молекулярный вес 160 000) составляет около 80% всех им­муноглобулинов человека и животных. Он содержится не только во внутрисосудистом русле, но легко проникает с экстраваскулярные пространства, где осуществляет важ­нейшую защитную функцию, благодаря токсиннейтрализующей, вируснейтрализую-щей, опсонизирующей и бактерицидной активности связанных с ним антител.

Особенно важное значение IgG у детей первых недель жизни, когда AT этого класса являются основными защитными факторами. В это время способность IgG про­ходить через клеточные мембраны обеспечивает проникновение IgG-антител матери через плацентарный барьер, а при грудном вскармливании - проникновение IgG-антител молока через слизистую оболочку кишечника новорожденного.

Иммуноглобулин А (молекулярный вес 170 000) - составляет около 16% сыво­роточных иммуноглобулинов и встречается в виде мономера (80%), димера (9S), три-мера (1 IS) и более крупных полимеров.

Сывороточный IgA у человека составляет менее 50% всего пула IgA. Кроме сыво­ротки крови он содержится в секретах кишечного и респираторного тракта, слезной жидкости, молока. Антитела этого класса осуществляют защиту слизистых оболочек от различных патогенных микроорганизмов, аллергенов и аутоантигенов.

Установлено, что IgA в основном функционирует на поверхности слизистых обо­лочек, непрерывно контактирующих с разнообразными антигенами. Это свойство IgA-антител тормозит развитие хронических местных воспалительных процессов. Связы-ваясь с антигенами, IgA-антитела задерживают их прилипание к поверхности клеток эпителия и препятствуют их проникновению во внутреннюю среду организма. В отли­чие от IgG- и IgM-антител, IgA-антитела не способны активировать комплемент по классическому пути и не вызывают выделения медиаторов воспаления при реакции с АГ.

Иммуноглобулин М (молекулярный вес 950 000) составляет 5-10% от общего количества иммуноглобулинов, а его концентрация в сыворотке приближается к 1 г/л.

На сегодняшний день идентифицировано 2 субкласса IgM, три четверти которого присутствует в сосудистом русле. Будучи пятивалентным, IgM прежде всего реагирует с нерастворимыми антигенами (агглютинация). При этом активация комплемента спо­собствует проявлению цитотоксических эффектов.

К IgM-антителам относятся, например, изогемагглютинины, классический ревма­тоидный фактор, антитела, выявляемые в реакции Вассермана, большинство естест­венных антител, особенно против грамотрицательных бактерий.

IgM называют и макроглобулином, так как он является полимером и состоит из пяти четырехцепочных субъединиц (рис. 2).

IgM-антитела появляются на первом этапе иммунного ответа и находятся в основ­ном в сосудистом русле. Поэтому им отведена важная защитная роль при бактерие­мии, на ранних стадиях различных инфекционных процессов.

Иммуноглобулин D (молекулярный вес 160 000) составляет всего 0,2% сыворо­точных иммуноглобулинов. IgD был обнаружен как парапротеин у больного миело-мой. Основная функция, очевидно, заключается в том, что на определенной стадии IgD выполняет роль антигенного рецептора В-лимфоцита. Во время беременности и при приеме пероральных противозачаточных средств концентрация IgD в сыворотке крови может возрастать почти вдвое. Также установлено, что с IgD могут быть связа­ны антитела против пенициллина, противоинсулиновые антитела у больных сахарным диабетом, некоторые другие аутоантитела.

Иммуноглобулин Е (молекулярный вес 190 000) присутствует в сыворотке в са­мой низкой концентрации (0,00002-0,0002 г/л). Однако IgE обладает высокой биоло­гической активностью, цитофильностью, то есть способностью присоединяться к клеткам (тучным клеткам и базофилам), что приводит к их дегрануляции, выделению иазоактивных аминов, которые ответственны за проявление бронхиальной астмы, сен­ной лихорадки и других аллергических заболеваний. Уровень IgE существенно воз­растает при некоторых инфекциях, особенно при глистных инвазиях. В настоящее нремя выделяют два вида IgE (общий и специфический).

Иммуноглобулин G.
Количество G составляет около 70% всех сывороточных иммуноглобулинов.

Функции иммуноглобулинов G:
. проникают через плацентарный барьер, обеспечивая организму новорожденного ;
. активно участвуют в развитии иммунного ответа и одновременно регулируют его;
. являются поздними антителами против полисахаридных антигенов бактерий;
. участвуют в активации ;
. усиливают .

Иммуноглобулины G вырабатываются при обязательном участии . Поэтому воздействия на иммунную систему, такие, как облучение и прием иммунодепрессантов подавляют синтез иммуноглобулинов G.

Иммуноглобулин М.
Составляют 5 -10% от общего количества.

Функции иммуноглобулинов М:
. первыми синтезируются в организме новорожденного;
. являются ранними антителами против вирусов и грамотрицательных бактерий;
. участвуют в активации комплемента;
. усиливают фагоцитоз.

К классу иммуноглобулинов М принадлежат холодовые агглютинины, антитела против стрептококка, агглютинины групп крови. Иммуноглобулины М привлекают фагоциты в очаг инфекции и активируют фагоцитоз. Являются слабоспецифичными, могут связывать одновременно пять молекул антигена. Это приводит к образованию больших , что способствует более быстрому выведению антигенов из циркуляции, и предотвращает прикрепление антигенов к клеткам. Агглютинирующая и комплементсвязывающая способности иммуноглобулинов М в сотни раз выше, чем у иммуноглобулинов G.

Иммуноглобулин А.
Составляют 10 -15% от общего количества.

Функции иммуноглобулинов А:
. защищают слизистые оболочки;
. нейтрализуют вирусы и бактериальные токсины.

Иммуноглобулины А в больших количествах содержатся в слюне, слезах, желудочном и кишечном секретах, желчи, во влагалище, легких, бронхах, мочеполовых путях. Богатым источником иммуноглобулина А является грудное молоко. Этим обеспечивается защита детей первых месяцев жизни при естественном вскармливании.

Иммуноглобулин Е.
Составляют около 0,2% от общего количества иммуноглобулинов.

Иммуноглобулины Е защищают слизистые оболочки, контактирующие с окружающей средой.
Они прикрепляются к специфическим рецепторам поверхности тучных клеток и базофилов, и если происходит связывание с антигеном, то образуется комплекс, стимулирующий освобождение из клеток медиаторов аллергических реакций.

Антитела (иммуноглобулины) – это белки, которые синтезируются под влиянием антигена и специфически с ним реагируют.

Они состоят из полипептидных цепей. В молекуле иммуноглобулина различают четыре структуры:

1) первичную – это последовательность определенных аминокислот. Она строится из нуклеотидных триплетов, генетически детерминируется и определяет основные последующие структурные особенности;

2) вторичную (определяется конформацией полипептидных цепей);

3) третичную (определяет характер расположения отдельных участков цепи, создающих пространственную картину);

4) четвертичную. Из четырех полипептидных цепей возникает биологически активный комплекс. Цепи попарно имеют одинаковую структуру.

Большинство молекул иммуноглобулинов составлено из двух тяжелых (H) цепей и двух легких (L) цепей, соединенных дисульфидными связями. Легкие цепи состоят или из двух k-цепей, или из двух l-цепей. Тяжелые цепи могут быть одного из пяти классов (IgA, IgG, IgM, IgD и IgE).

Каждая цепь имеет два участка:

1) постоянный. Остается постоянным в последовательности аминокислот и антигенности в пределах данного класса иммуноглобулинов;

2) вариабельный. Характеризуется большой непостоянностью последовательности аминокислот; в этой части цепи происходит реакция соединения с антигеном.

Каждая молекула IgG состоит из двух соединенных цепей, концы которых формируют два антигенсвязывающих участка. На вариабельном участке каждой цепи имеются гипервариабельные участки: три в легких цепях и четыре в тяжелых. Разновидности последовательности аминокислот в этих гипервариабельных участках определяют специфичность антитела. При определенных условиях эти гипервариабельные области могут также выступать в роли антигенов (идиотипов).

В молекуле иммуноглобулина меньше двух антигенсвязывающих центров быть не может, но один может быть завернут внутрь молекулы – это неполное антитело. Оно блокирует антиген, и тот не может связаться с полными антителами.

При энзиматическом расщеплении иммуноглобулинов образуются следующие фрагменты:

1) Fc-фрагмент содержит участки обеих постоянных частей; не обладает свойством антитела, но имеет сродство с комплементом;

2) Fab-фрагмент содержит легкую и часть тяжелой цепи с одним антигенсвязывающим участком; обладает свойством антитела;

3) F(ab)Т2-фрагмент состоит из двух связанных между собой Fab-фрагментов.

Другие классы иммуноглобулинов имеют такую же основную структуру. Исключение – IgM: является пентамером (состоит из пяти основных единиц, связанных в области Fc-концов), а IgA – димер.

Существует пять классов иммуноглобулинов у человека.

1. Иммуноглобулины G – это мономеры, включающие в себя четыре субкласса (IgG1; IgG2; IgG3; IgG4), которые отличаются друг от друга по аминокислотному составу и антигенным свойствам. Антитела субклассов IgG1 и IgG4 специфически связываются через Fc-фрагменты с возбудителем (иммунное опсонирование), а благодаря Fc-фрагментам взаимодействуют с Fc-рецепторами фагоцитов, способствуя фагоцитозу возбудителя. IgG4 участвует в аллергических реакциях и неспособен фиксировать комплемент.

Свойства иммуноглобулинов G:

1) играют основополагающую роль в гуморальном иммунитете при инфекционных заболеваниях;

2) проникают через плаценту и формируют антиинфекционный иммунитет у новорожденных;

3) способны нейтрализовать бактериальные экзотоксины, связывать комплемент, участвовать в реакции преципитации.

2. Иммуноглобулины М включают в себя два субкласса: IgM1 и IgM2.

Свойства иммуноглобулинов М:

1) не проникают через плаценту;

2) появляются у плода и участвуют в антиинфекционной защите;

3) способны агглютинировать бактерии, нейтрализовать вирусы, активировать комплемент;

4) играют важную роль в элиминации возбудителя из кровеносного русла, активации фагоцитоза;

5) образуются на ранних сроках инфекционного процесса;

6) отличаются высокой активностью в реакциях агглютинации, лизиса и связывания эндотоксинов грамотрицательных бактерий.

3. Иммуноглобулины А – это секреторные иммуноглобулины, включающие в себя два субкласса: IgA1 и IgA2. В состав IgA входит секреторный компонент, состоящий из нескольких полипептидов, который повышает устойчивость IgA к действию ферментов.

Свойства иммуноглобулинов А:

2) участвуют в местном иммунитете;

3) препятствуют прикреплению бактерий к слизистой;

4) нейтрализуют энтеротоксин, активируют фагоцитоз и комплемент.

4. Иммуноглобулины Е – это мономеры, содержание которых в сыворотке крови ничтожно мало. К этому классу относится основная масса аллергических антител – реагинов. Уровень IgE значительно повышается у людей, страдающих аллергией и зараженных гельминтами. IgE связывается с Fc-рецепторами тучных клеток и базофилов.

Свойства иммуноглобулинов Е: при контакте с аллергеном образуются мостики, что сопровождается выделением БАВ, вызывающих аллергические реакции немедленного типа.

5. Иммуноглобулины D – это мономеры. Функционируют в основном в качестве мембранных рецепторов для антигена. Плазматические клетки, секретирующие IgD, локализуются преимущественно в миндалинах и аденоидной ткани.

Свойства иммуноглобулинов D:

1) участвуют в развитии местного иммунитета;

2) обладают антивирусной активностью;

3) активируют комплемент (в редких случаях);

4) участвуют в дифференцировке В-клеток, способствуют развитию антиидиотипического ответа;

5) участвуют в аутоиммунных процессах.

Антигены

Антигены – вещества различного происхождения, несущие признаки генетической чужеродности и вызывающие развитие иммунных реакций (гуморальных, клеточных, индуцирование иммунной памяти).

Свойства антигенов определяются комплексом признаков:

1. Иммуногенность – способность индуцировать иммунный ответ.

2. Антигенность – способность антигенов избирательно реагировать со специфичными к нему антителами или антигенраспознающими рецепторами.

3. Специфичность – структурные особенности отличающие один антиген от другого.

Способностью вызывать развитие иммунного ответа и определять его специфичность обладает фрагмент молекулы антигена – антигенная детерминанта (эпитоп) .

Эпитоп – располагается в области обращенной к микроокружению антигена – это наименьшая распознаваемая единица антигена. Молекула антигена может иметь несколько эпитопов (поливалентные антигены).

Классификация антигенов.

1. Иммуногены или полные антигены – способны запускать иммунные реакции, выступают в дальнейшем как мишени, на которые иммунные реакции и будут направлены. Например – белки.

2. Гаптены или неполные антигены – обладают антигенностью (взаимодействуют с антителами), но не иммуногены (не способны запускать иммунные реакции), имеют небольшую молекулярную массу, не распознаются иммунокомпетентными клетками. Могут стать полными антигенами при связывании с высокомолекулярным носителем, обладающим собственной иммуногенностью. Например – никель, хром, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты, метаболиты грибов, продукты распада пенициллинов.

3. Полугаптены – неорганические вещества (напр., йод, хром), присоединение которых к молекуле белка меняет его иммуногенные свойства. Образующиеся антитела специфичны к йоду или хрому (детерминанты на поверхности полного антигена), но не к белку-носителю.

По специфичности взаимодействия с антителами выделяют:

1. Видовые антигены – антигенные детерминанты присутствующие у особей одного вида. Отдельные штаммы могут содержать внутривидовые антигены, по которым разделяются на серологические варианты – серовары .

2. Групповые антигены – антигенные детерминанты, обуславливающие внутривидовые различия у особей одного вида, что позволяет разделять их на серогруппы .

3. Геторогенные антигены – антигенные детерминанты, общие для организмов разных таксономических групп (например, Rh-система эритроцитов человека и атигены эритроцитов макаки - резус).

4. Аллоантигены (изоантигены) – антигены конкретного индивидуума, обладающие иммуногенностью по отношению к другим представителям этого вида.

Антигены микроорганизмов.

По расположению в бактериальной клетке выделяют:

1. О-Аг (соматический) – термостабильный липополисахаридно-полипептидный комплекс, является компонентом клеточной стенки, у грамотрицательных бактерий играет роль эндотоксина.

2. К-Аг (капсульный) – в большинстве случаев термостабильный полисахаридной природы. У сальмонелл выделен термолабильный Vi-Аг (Аг вирулентности).

3. Н-Аг (жгутиковый) – термолабильный белковой природы, образован белком флагеллином.

Антитела

Антитела – эффекторные молекулы гуморального иммунного ответа, белки, синтез которых индуцируется антигенами, а их основное свойство – способность к специфичному взаимодействию с антигеном.

Антитела (иммуноглобулины) – молекулы гликопротеидов, γ-глобулины, продуцируемыеплазмоцитами (плазматические клетки - это В-лимфоциты активированные и прошедшие пролиферацию и дифференцировку под воздействием сигнала, запущенного антигеном).

Молекула иммуноглобулина состоит из двух идентичных тяжелых (Н) и двух легких (L) цепей. N-концевые области L- и Н-цепей образуют два антиген – связывающих центра (паратопы). Fc-фрагмент взаимодействует со своим рецептором в мембране различных типов клеток (макрофаг, нейтрофил, тучная клетка).

Классификация иммуноглобулинов.

IgM – синтезируется при первичном попадании Аг в организм, однако он образуется постоянно к некоторым Аг бактерий (напр., жгутикам). Наличие IgM к антигенам конкретного возбудителя указывает на острый инфекционный процесс . Опсонизируют, агглютинируют, преципитируют и лизируют, содержащие Аг структуру, активируют комплемент по классическому пути.

IgG – основной класс Ат, защищающий от бактерий, вирусов и токсинов. Сменяет синтез IgM (особенно большое кол-во – при вторичном иммунном ответе). Обнаружение высоких титров IgG к Аг конкретного возбудителя - состояние реконвалесценции или конкретное заболевание было перенесено недавно . Участвуют в реакциях иммунного цитолиза, нейтрализации, усиливают фагоцитоз. Проникают через плаценту (формирование пассивного иммунитета новорожденных.)

IgA – выделяют сывороточный и секреторный IgA (фиксирован на поверхности эпителия). Присутствует в слюне, слезной жидкости, грудном молоке. Усиливают защитные свойства слизистых ЖКТ, дыхательных, половых и мочевыводящих путей. Участвуют в реакции нейтрализации и агглютинации возбудителей, активируют комплемент по классическому пути. Сывороточная форма – двухвалентный мономер, секреторный – четырехвалентный димер.

IgD – биологическая роль не установлена, обнаруживаются на поверхности развивающихся В-лимфоцитов, в сыворотке здорового - в очень низком титре. Титр увеличивается при беременности, бронхиальной астме, системной красной волчанке.

Основные типы антител:

1. Антитоксические – нейтрализуют или флоккулируют антигены (токсины).

2. Агглютинирующие – агрегируют бактерии.

3. Преципитирующии – образуют комплекс Аг-Ат с растворимым Аг только в растворах или гелях

4. Лизирующие – вызывают разрушение клеток-мишеней (обычно взаимодействуя с комплементом).

5. Опсонизируюшие – взаимодействуют с поверхностными структурами клеток микроорганизмов или зараженных вирусом клеток, способствуя поглощению их фагоцитами.

6. Нейтрализующие – инактивируют антигены (токсины, микроорганизмы), лишая их возможности проявлять патогенные свойства.