Імуноглобуліни (антитіла) і сироватки.
Імуноглобуліни і сироватки. До сироватковим імунним препаратів відносять імунні сироватки та імуноглобуліни. Імунні сироватки отримують з крові гіперімунізованих тварин (коні, осли) відповідної вакциною або крові імунізованих людей. Очищені і концентровані імунні сироватки називають імуноглобулінами.
Імунні сироваткові препарати, отримані з крові тварин-гетерологічние, а з крові людей-гомологічні. Активність сироваткових препаратів висловлюють в титрах антитіл-антитоксинів, гамагглютінінов і т.п. Основний механізм сироваткових препаратів зводиться до зв'язування і нейтралізації антитілами бактерій, вірусів і їх антигенів, в тому числі токсинів в організмі.
У зв'язку з цим розрізняють імунні сироваткові препарати:
- противірусні
- антибактеріальні
- антитоксичні
Сироваткові препарати вводяться внутрішньом'язово, підшкірно, і іноді внутрішньовенно. Ефект від введення препарату настає відразу після введення і триває від 2-3 тижнів (гетерологічние антитіла) до 4-5 (гомологічні антитіла). Для виключення виникнення анафілактичної реакції і сироваткової хвороби сироваткові препарати вводять за методом Безредко.
Гомологічні сироваткові препарати широко застосовують для профілактики і лікування вірусного гепатиту, кору, для лікування ботулізму, правця, стафілококових і ін. Інфекцій. Гетерологічні сироваткові препарати має строго обмежене застосування через небезпеку алергічних ускладнень при їх введенні.
Антитіла - імуноглобуліни. виробляються у відповідь на введення антигену і здатні специфічно взаємодіяти з цим же антигеном. АТ відносяться до гамма-глобулінів, тобто найменш рухомий в електричному полі фракції білків сироватки крові. В організмі гамма-глобуліни виробляються особливими клітинами - плазмоцитами. (30% в сироватки даху від всіх білків крові).
Будова молекул антитіл було визначено в кінці 50-х років 20 ст. в роботах Р.Портера і Едельман.
- Первинна-взаємодія їх активних центрів з комплементарними їм детермінантами антигенів.
- Вторинна полягає в здатності антитіл - пов'язувати антиген з метою його нейтралізації і елімінації з організму, тобто брати участь у формуванні захисту від антигену; брати участь в розпізнанні «чужого» антигену; забезпечувати кооперацію імунокомпетентних клітин (макрофагів, Т- і В-лімфоцитів); брати участь в різних формах імунної відповіді (фагоцитоз, кілерні функція, ГНТ, ГЗТ, імунологічна толерантність, імунологічна пам'ять).
Молекулярна маса імуноглобулінів знаходиться в межах 150-900кД. Їх молекули мають циліндричну форму, їх видно в електронному мікроскопі. До 80% імуноглобулінів мають константу седиментації 7S; стійкі до слабких кислот, лугів, нагрівання до 60С.
Імуноглобуліни. Класи (по структурі):
У ссавців існує 5 класів імуноглобулінів, що розрізняються за своєю будовою і деяким властивостям: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD.
Імуноглобуліни М, G, A мають підкласи. Всі класи і підкласи різняться за амінокислотною послідовністю.
Імуноглобуліни людини і тварин подібні за будовою. Молекули імуноглобулінів всіх 5-ти класів складаються з поліпептидних ланцюгів: двох однакових важких ланцюгів Н і двох однакових легких ланцюгів-L, з'єднаних між собою дисульфідними містками. Кожному класу імуноглобулінів (M, G, A, E, D), розрізняють 5 типів важких ланцюгів: мю, гама, альфа, епсилон, дельта, що мають молекулярну масу в межах 50-70кД (містять 420-700 амінокислотних залишків) і розрізняються по антигенности.
Легкі ланцюги всіх 5 класів є загальними і бувають 2-х типів: каппа і лямбда; мають молекулярну масу 23кД. L-ланцюги імуноглобулінів різних класів можуть вступати в з'єднання як з гомологічними, так і з гетерологічними Н-ланцюгами. Як і в Н, так і в L ланцюгах є вариабельная V область, в якій послідовність амінокислот непостійна, і константная -С область з постійним набором амінокислот.
При впливі протеолітичних ферментів татовому імуноглобулін розщеплюється на три фрагменти: два некрісталлізующіхся, що містять детермінантні групи до антигену (Fab-фрагменти I і II і один крист-ся Fc фрагмент.
Імуноглобуліни .Строеніе.
Найбільш «типове» будова мають IgG. Молекула складається з 4 білкових ланцюгів: двох легких (L) і двох важких (H), які з'єднані між собою дисульфідними зв'язками. Центр зв'язування з антигенною детермінантою називається активним центром антитіла. Він утворений N-кінцевими ділянками важкої і легкої ланцюгів. Ділянка важких ланцюгів, розташований поблизу дисульфідних зв'язків, називається шарнірної областю.
Р. Портеру за допомогою ферменту папаїну вдалося розщепити молекулу IgG вище шарнірної області. В результаті утворювалося 3 фрагмента: 2 з них містили легкий ланцюг і частина важкого ланцюга, а також активний центр антитіла (Fab-фрагменти); третій фрагмент складався тільки з важкого ланцюга (Fc-фрагмент).
Таким чином було показано, що молекула IgG має 2 активних центру, тобто є двухвалентной (може пов'язувати 2 молекули антигену). Завдяки рухомий шарнірної області Fab-фрагменти можуть змінювати взаємне розташування в просторі.
Амінокислотна послідовність в легкій і важкій ланцюгах діляться на константний (постійний) і варіабельний ділянки. Варіабельні ділянки знаходяться на N-кінцях легких і важких ланцюгів (VL і VH). Константні ділянки послідовності знаходяться на С-кінцях ланцюгів (СL і СH). У легких і важких ланцюгах амінокислотні послідовності утворюють кілька глобулярних структур, які називаються доменами. Конформація домену підтримується дисульфідній зв'язком.
Активний центр антитіла утворюється варіабельними доменами легкої і важкої ланцюгів і являє собою порожнину (паратоп), що має певну конфігурацію і розподіл електричних зарядів на своїй поверхні. Розмір, форма і розподіл зарядів в активному центрі визначає його специфічність, тобто здатність зв'язуватися з певною антигенною детермінантою (епітопом), що має комплементарную структуру.
Антигенні детермінанти являють собою ділянки, що виступають на поверхні молекул антигенів. Тому взаємодія епітоп-паратоп відбувається за принципом «ключ-замок».
Для зв'язування епітопів і паратопа потрібно взаємне притягання атомних груп на ділянках молекул антигену і антитіла, що контактують один з одним, завдяки комплементарності. В результаті взаємодії утворюються Нековалентні зв'язку: воднева зв'язок, електростатичне взаємодія, Ван-дер-ваальсові сили, гідрофобна взаємодія, які утримують антигенну детермінанту всередині паратопа.
Міцність зв'язку активного центру антитіл з антигенною детермінантою характеризується поняттям аффинность.
Афінність - це міра спорідненості активного центру і антигенної детермінанти.
Конфігурація активного центру залежить від амінокислотних послідовностей варіабельних доменів як легкої, так і важкої ланцюгів, тому заміна навіть однієї амінокислоти в цій області може призвести до зміни специфічності активного центру.
На частку імуноглобулінів класу IgG припадає 75% від загальної кількості сироваткових імуноглобулінов.
У людини існує 4 різновиди (підкласу) молекул IgG: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, які відрізняються один від одного по амінокислотним послідовностям важких ланцюгів в шарнірної області, кількості дісульфтдних зв'язків. IgG1 містяться в сироватці крові в найбільшої концентрації, IgG4 - в найменшій.
Важливою властивістю IgG є їх здатність проходити через плаценту. Таким чином материнські антитіла потрапляють в організм дитини і захищають його в перші місяці життя від інфекції (природний пасивний імунітет).
До класу IgM відноситься близько 10% загального пулу імуноглобулінів. Молекула IgM є пентамер, тобто складається з 5 однакових молекул, подібних за своєю будовою з молекулою IgG, має 10 активних центрів. Субодиниці з'єднані між собою дисульфідними зв'язками. У молекулі IgM є додаткова J-ланцюг, яка пов'язує субодиниці. Антитіла класу IgM не проходять через плацентарний бар'єр.
Антитіла класу IgА складають 15-20% від загального вмісту імуноглобулінів. Молекула IgА складається з 2-х легких і 2-х важких ланцюгів, має 2 активних центру. У сироватці крові IgА присутні в мономерной формі, тоді як в секретах слизових оболонок IgА представлені у вигляді димерів і називаються секреторними або sIgА, мають 4 активних центру.
З-кінці важких ланцюгів в молекулі sIgА з'єднані між собою J-ланцюгом і білкової молекулою, яка називається секреторний компонент. Секреторний компонент захищає sIgА від розщеплення і інактивації протеолітичнимиферментами, які містяться у великій кількості в секреті слизових оболонок. Основна функція sIgА - захист слизових оболонок від інфекції. IgА не проникають через плацентарний бар'єр.
Висока концентрація sIgА виявляється в жіночому грудному молоці, особливо в перші дні лактації. Вони захищають шлунково-кишковий тракт новонародженого від інфекції.
IgD - в основному знаходяться на мембрані В-лімфоцитів. Мають будова, подібне IgG, 2 активних центру. Біологічна роль до кінця не відома.
IgЕ - концентрація цього класу імуноглобулінів в сироватці крові надзвичайно низька. Молекули IgЕ в основному фіксовані на поверхні тучних клітин і базофілів. За своєю будовою IgЕ схожий з IgG, має 2 активних центру. Передбачається, що IgЕ має істотне значення в розвитку антігельмінтозного імунітету. IgЕ грає головну роль в патогенезі деяких алергічних захворювань (бронхіальна астма, сінна лихоманка) і анафілактичного шоку.
Ізотипи легких і важких ланцюгів імуноглобулінів
Існує 2 типу легких ланцюгів, що мають певну відмінність в будові - лямбда і каппа.
Типи важких ланцюгів імуноглобулінів G, M, A, D, E, позначаються буквами грецького алфавіту - γ, μ, α, δ, ε - відповідно. У молекулі імуноглобуліну можуть об'єднуватися пари легких і важких ланцюгів будь-якого типу, але обидві ланцюга в парі завжди відносяться до одного типу.
Ефекторні функції антитіл
Крім специфічного зв'язування антигену антитіла виконують інші - ефекторні функції - зв'язування з клітинною мембраною і активацію комплементу.
На мембрані клітин, що беруть участь в імунній відповіді присутні рецептори, здатні зв'язувати С-кінцеві ділянки антитіл різних класів. Молекули IgG і IgА здатні фіксуватися на моноцитах, макрофагах і нейтрофілах.
Імуноглобуліни класу IgE зв'язуються з рецепторами мембран огрядних кліток і базофілів. Реакція АГ з антитілом, фіксованим на поверхні клітин називається клітинно-опосередкованої.
Активація комплементу. На важких ланцюгах молекул IgG і IgМ є рецептори для фракції С1 комплементу. Однак вони стають доступними тільки після взаємодії антитіла з антигеном (після утворення імунного комплексу). Комплекс АГ + АТ називається малим імунним комплексом, який активує систему комплементу класичним шляхом (С1-С4-С2-С3-С5-С9), в результаті чого утворюється великий імунний комплекс - АГ + АТ + К.
Таким чином, зв'язувати і активувати комплемент здатні імунні комплекси за участю тільки IgG і IgМ. Великі імунні комплекси, на відміну від малих, розпізнаються і поглинаються макрофагами. Таким чином відбувається видалення антигенів з кровоносного русла.