Определение понятия «антитело». Классы антител и их свойства

Антитела — белки плазмы крови, относящиеся к глобулиновой фракции и выполняющие иммунную функцию, поэтому их называют иммуноглобулины (Ig). Иммуноглобулины являются гликопротеидами (рис. 22). Их молекула состоит из 2 пар полипептидных цепей, стабилизированных углеводными остатками: двух тяжелых (550-660 аминокислотных остатков, молекулярный вес 50 кДа) и двух легких (220 аминокислотных остатков, молекулярный вес — 20-25 кДа). 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 «шар­нирный» участок. Такой тип соединения придает структуре молекулы динамичность — он позволяет легко менять конформацию в зависимости от окружающих условий. Шарнирный участок ответствен за взаимодействие с первым ком­понентом комплемента (С1) и активацию его по классическому пути.

Легкие и тяжелые полипептидные цепи молекулы Ig имеют определенные варианты структуры, которые определяются пер­вичной аминокислотной последовательнос­тью цепей и степенью их гликозилирования. Легкие цепи бывают 2 типов: каппа и лямбда. Тяжелых цепей известно 5 типов согласно пяти классам иммуноглобулинов: альфа, гамма, мю, эпсилон и де­льта.

Вторичная структура полипептидных цепей молекулы Ig обладает доменным строением — отдельные участки цепи свернуты в глобулы (домены), которые стабилизированы внутренней дисульфидной связью. Таких доменов в составе тяжелой цепи Ig бывает 4-5, а в легкой — 2. Каждый домен состоит примерно из 110 аминокислот­ных остатков. Выделяют С-домены (от англ. constant — постоянный) с 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. Не весь вариабельный домен изменчив по своему аминокислотному составу, а лишь его незначительная часть — гипервариабельная область, на долю которой приходится около 25%. Вариабельные домены легкой и тяжелой цепи совместно образуют участок, который специфически связывается с антигеном ¾ антигенсвязывающий центр молекулы Ig, или паратоп. Связь антигена с антителом осуществляет­ся за счет слабых взаимодействий (ван-дер-ваальсовы силы, водородные связи, элект­ростатические взаимодействия) в пределах антигенсвязывающего центра.

В молекуле Ig структурно и функционально различают непарный Fc-фрагмент и два Fab-фрагмента. Fc-фрагмент образован константными участками обоих тяжелых цепей и способен связываться с Fc-рецепторами на мембране клеток макроорганизма и некоторыми микробными суперантигенами (например, белком А стафилококка). Fab-фрагменты состоят из легкой цепи и участка тяжелой (V- и С-домен), и в их структуру входят гипервариабельные антигенсвязывающие участки.

Рис. 22. Базовая структура молекулы иммуноглобулина состоит из 2 тяжелых (Н) и 2 легких (L) цепей, связанных дисульфидными мостиками. Молекула бифункциональна: Fab-фрагмент вариабелен, он отвечает за связывание с антигеном; Fc-фрагмент определяет эффекторную функцию.

Свойства антител:

• специфичность взаимо­действия — способность молекулы Ig связываться со строго определенной антигенной детерми­нантой. Специфичность молекулы Ig определяется структурой паратопа, образованного гипервариабельными областями тяжелой и лег­кой цепи. По расчетам, общее число различных антигенспецифических клонов В-лимфоцитов и, соответственно, паратопов разных специфичностей достигает 10⁶-10⁷;

• аффинность — сила специфического взаи­модействия антитела с антигеном, зависит от степени 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;

• авидность — про­чность связывания всей молекулы антитела и антигена. Эта характеристика определяется аффинностью антитела и числом его антигенсвязывающих центров.

Общие свойства иммуноглобулинов:

• принципиально одинаковое строение;

• одинаковая химическая природа (гликопротеины);

• белки-иммуноглобулины сами имеют свойства антигенов, причем функцию антигенной детерминанты выполняют участки вариабельных доменов Fab-фрагмента.

Выделяют пять классов иммуноглобулинов, которые различаются по структуре и выполняемым функциям IgG, IgM, IgA, IgE, IgD (табл. 29).

Характеристика иммуноглобулинов разных классов:

1. JgG составляют 70-80% от циркулирующих антител

• имеют гамма тип тяжелой цепи, мономеры

• образуются на повторное введение антигена

• проходят через плаценту

• активируют комплемент по классическому типу

• нейтрализуют вирусы и токсины.

2. JgM 5-10% от циркулирующих антител

• имеют мю тип тяжелой цепи, пентамеры

• появляются первыми на антигены

• тяжелая цепь состоит из пяти доменов (550 аминокислот)

• не проходят через плаценту

• активируют комплемент по классическому типу.

3. JgA 10% от циркулирующих антител

• имеют альфа тип тяжелой цепи

• встречаются в двух вариантах: сывороточные, являются мономерами и секреторные, являются димерами.

sJgA содержатся в различных секретах организма: слюне, слезах, секретах желудочно-кишечного тракта и т. д. Образуются плазматическими клетками, расположенными в подслизистом слое. Проходя через клетки покровного эпителия, мономеры соединяются в димеры и приобретают секреторный компонент. По химической природе ¾ это гликопротеин. Он защищает молекулу антитела от действия протеаз и желудочного сока. Они создают местный иммунитет, так как соединяются с рецепторами вирусов и бактерий и препятствуют прикреплению последних к рецепторам слизистых оболочек верхних дыхательных путей, кишечника и т. д.

4. JgD меньше 1% от циркулирующих антител

• имеют дельта тип тяжелой цепи, мономеры

Они мало изучены. По-видимому, выполняют регулирующую функцию в некоторых иммунологических процессах, являются рецепторами В-лимфоцитов. Принимают участие в аутоиммунных реакциях.

5. JgE меньше 1% от циркулирующих антител

• имеют эпсилон тип тяжелой цепи, мономеры.

Их называют реагинами. Fc — фрагмент молекулы JgE имеет структуры, ответственные за связь с клеточными Fc — рецепторами базофилов и тучных клеток, что вызывает дегрануляцию этих клеток с выделением гистамина и других медиаторов. Участвуют в аллергических реакциях гиперчувствительности немедленного типа.

Таблица 29. Характеристика отдельных классов иммуноглобулинов

Признак	IgG	IgA	IgM	IgD	IgE
Мол. масса	160.000	170.000	970.000	184.000	188.000
Структура	мономер	в плазме ¾ мономер, в секретах ¾ димер	пентамер	мономер	мономер
Легкие цепи	k + l	k + l	k + l	k + l	k + l
Тяжелые цепи	g	a	m	d	e
Число антиген-связывающих мест (Fab-фрагментов) ¾ валентность		2 (4)
Период полувыведения из сыворотки	18-23 дня	6 дней	5 дней	3 дня	2 дня
Фиксация комплемента	+	–	+	–	–
Прохождение через плаценту	+	–	–	–	–
Функция основная	Защита от микроор-ганизмов и токсинов	Защита слизистых поверхностей от микроор-ганизмов	Первичный иммунный ответ на инфекцию	Не известна	Цитотропность к базофилам и тучным клеткам, стимуляция выброса гистамина при аллергии
Присутствие в биологических жидкостях	Плазма крови и межкле-точная жидкость	Сыворотка, слюна, секреты ЖКТ и бронхов, молоко, сперма	В основном в сыворотке, немного в межклеточной жидкости	Поверхность В-лимфоцитов	На поверхности тучных клеток и базофилов; немного в сыворотке и тканевой жидкости