Общий принцип строения
Все иммуноглобулины строятся по единому базовому плану. Их основу составляют пептидные цепи двух типов: тяжелые (Heavy, $H$) и легкие (Light, $L$). В зависимости от класса молекулы, количество таких базовых блоков может варьировать от одного до пяти.
Каждая цепь состоит из функциональных блоков — доменов. В молекуле всегда присутствует один вариабельный домен и от одного до трех константных. Именно вариабельные участки легких и тяжелых цепей вместе образуют уникальные антигенсвязывающие центры (АСЦ). У каждого мономера антитела таких центров как минимум два, что позволяет ему надежно фиксировать антиген.
Классификация иммуноглобулинов
Разделение на классы зависит от типа тяжелых цепей, особенностей структуры и выполняемых задач:
- Класс IgM (содержит тяжелые цепи типа $\mu$). Существует в двух формах. На мембране В-лимфоцитов он работает как рецептор в виде мономера. А вот в плазму ранние плазмоциты выделяют его в форме крупного пентамера. Пять базовых молекул скрепляются специальной соединительной J-цепью, образуя структуру с 10 центрами для связывания антигенов.
- Класс IgG (тяжелые цепи типа $\gamma$). Это классические мономеры и самый массовый пул антител в крови. Они активно вырабатываются в конце первичного иммунного ответа и доминируют при повторных заражениях. Важная особенность: их $F_c$-фрагмент отлично распознается рецепторами макрофагов и нейтрофилов, что облегчает фагоцитоз.
- Класс IgA (тяжелые цепи типа $\alpha$). Главный защитник слизистых оболочек. Внутри плазмоцитов он собирается в димер с помощью J-цепи. Но при транспортировке через покровный или железистый эпителий к молекуле добавляется секреторный компонент (S). Эта деталь спасает антитело от переваривания агрессивными ферментами секретов.
- Класс IgE (тяжелые цепи типа $\epsilon$). В свободной плазме его почти нет (менее 0,01%). Почти весь IgE заранее фиксируется своими $F_c$-участками на поверхности циркулирующих базофилов и тучных клеток, ожидая контакта с аллергеном.
- Класс IgD (тяжелые цепи типа $\delta$). Мономер, который вместе с мембранным IgM сидит на поверхности «наивных» (нестимулированных) В-лимфоцитов, выполняя роль рецептора.
Эффекторные механизмы: что происходит после связывания
Связывание антитела с антигеном — это только первый шаг. Дальше запускаются механизмы уничтожения:
- Опсонизация и фагоцитоз. Если антиген растворим, специфические IgG связывают его в комплексы. Эти комплексы сорбируются на поверхности макрофагов и нейтрофилов (благодаря рецепторам к $F_c$-области), после чего происходит их поглощение (эндоцитоз) и переваривание.
- Активация комплемента. Если микроорганизм или чужеродная клетка покрыты антителами, запускается каскадная реакция белков плазмы. На мембране мишени собирается мембраноатакующий комплекс, пробивающий ионные каналы. Итог — осмотический шок и лизис (гибель) клетки.
- Реакции гиперчувствительности. Если антиген (аллерген) связывается с IgE, уже сидящим на тучных клетках, последние мгновенно дегранулируют, выбрасывая в ткани гистамин и другие медиаторы воспаления.
Динамика гуморального ответа
При первой встрече с инфекцией (первичный ответ) пик выработки иммуноглобулинов достигается лишь к концу второй недели. Затем наступает фаза затухания: плазматические клетки живут недолго (2-3 недели) и, если антиген исчез, уровень антител падает.
Если тот же антиген попадает в организм повторно (вторичный ответ), срабатывает иммунологическая память. Реакция протекает намного быстрее и мощнее, при этом организм сразу начинает синтезировать специализированные молекулы (IgG, IgA, IgE), пропуская длительную фазу выработки IgM.
Существует и особый путь — гуморальная реакция на тимуснезависимые антигены. Крупные полимеры (например, бактериальные липополисахариды) способны активировать В-клетку самостоятельно, без помощи Т-хелперов. Они связывают сразу множество В-клеточных рецепторов на мембране. При таком ответе не происходит переключения классов антител, и клетки синтезируют исключительно IgM.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какой класс иммуноглобулинов способен проникать через плацентарный барьер?
Единственным классом иммуноглобулинов, способным проникать через плацентарный барьер, является иммуноглобулин G (IgG).
Данное свойство обусловлено тем, что молекулы IgG имеют небольшой молекулярный вес, в отличие от антител класса IgM. Проникновение IgG через плаценту в кровоток плода обеспечивает формирование его пассивного иммунитета. В клинической практике этот же механизм лежит в основе развития резус-конфликта и гемолитической болезни, когда материнские IgG атакуют эритроциты плода.
Какие классы иммуноглобулинов способны активировать систему комплемента по классическому пути?
Активировать систему комплемента по классическому пути способны антитела классов IgG и IgM.
Запуск активации происходит на этапе узнавания комплекса «антиген-антитело» (АГ-АТ), что приводит к связыванию комплекса C1qrs. В дальнейшем это инициирует каскад реакций белков плазмы крови, который завершается формированием мембраноатакующего комплекса, вызывающего осмотический шок и лизис клетки-мишени.
Какие ферменты используются для расщепления иммуноглобулинов на Fab- и Fc-фрагменты в лабораторных условиях?
Для ферментативного расщепления иммуноглобулинов используются протеазы папаин и пепсин.
- Папаин расщепляет молекулу иммуноглобулина с образованием двух антигенсвязывающих Fab-фрагментов и одного Fc-фрагмента.
- Пепсин расщепляет молекулу иначе: образуются один сдвоенный двухвалентный антигенсвязывающий F(ab')2-фрагмент и укороченный Fc'-фрагмент.
GAMED — простая аббревиатура из первых букв классов (IgG, IgA, IgM, IgE, IgD), чтобы не забыть ни один из них на экзамене.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему иммуноглобулины класса A не разрушаются в пищеварительном тракте?
Секрет их устойчивости кроется в присоединении особого S-компонента (секреторного). Он добавляется к димеру IgA в момент прохождения молекулы через эпителий слизистой оболочки и защищает антитело от действия местных ферментов.
Чем первичный иммунный ответ отличается от вторичного?
При первичном ответе концентрация антител нарастает медленно (около двух недель), и сначала синтезируются преимущественно IgM. Вторичный ответ (благодаря клеткам памяти) развивается гораздо быстрее, сильнее и характеризуется немедленным переключением на выработку IgG, IgA или IgE.
Как работают антитела при аллергии?
В организме аллергика синтезируются IgE, которые своими $F_c$-фрагментами прочно прикрепляются к тучным клеткам и базофилам. При повторном попадании аллергена он связывается с этими IgE прямо на поверхности клетки, что вызывает мгновенный выброс гистамина (дегрануляцию).
Что ещё разобрать по теме
- Структура и функции В-клеточного рецептора (BCR)
- Каскад активации системы комплемента и мембраноатакующий комплекс
- Механизмы переключения классов иммуноглобулинов в В-лимфоцитах
- Особенности $F_c$-рецепторов на макрофагах и нейтрофилах
- Тимусзависимые и тимуснезависимые антигены: молекулярные отличия
Разберите тему целиком в курсе «Гистология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Иммуноглобулины» и ещё 3 438 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 137 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Органы кроветворения и иммуногенеза»
Бесплатные видеоуроки: гистологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.