Антитело – определение, структура и использование

Антитело – определение, структура и использование

1. Структура иммуноглобулинов

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.

2. Классы иммуноглобулинов и их свойства

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:

1) содержатся в молоке, молозиве, слюне, слезном, бронхиальном и желудочно-кишечном секрете, желчи, моче;

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;

Антитела, основные классы иммуноглобулинов, их структурные и функциональные особенности. Защитная роль антител в приобретенном антиинфекционном иммунитете.

Антитела – специфические белки гамма- глобулиновой природы, образующиеся в организме в ответ на антигенную стимуляцию и способные специфически взаимодействовать с антигеном (in vivo, in vitro). В соответствии с международной классификацией совокупность сывороточных белков, обладающих свойствами антител, называют иммуноглобулинами.

Уникальность антител заключается в том, что они способны специфически взаимодействовать только с тем антигеном, который вызвал их образование.

Иммуноглобулины ( Ig ) разделены в зависимости от локализации на три группы:

Читайте также:
Вскрытие: определение, метод и виды

– секреторные ( в секретах- содержимом желудочно- кишечного тракта, слезном секрете, слюне, особенно- в грудном молоке) обеспечивают местный иммунитет (иммунитет слизистых);

– поверхностные ( на поверхности иммунокомпетентных клеток, особенно В- лимфоцитов).

Любая молекула антител имеет сходное строение ( Y- образную форму) и состоит из двух тяжелых ( Н ) и двух легких ( L ) цепей, связанных дисульфидными мостиками. Каждая молекула антител имеет два одинаковых антигенсвязывающих фрагмента Fab ( fragment antigen binding ), определяющих антительную специфичность, и один Fc ( fragment constant ) фрагмент, который не связывает антиген, но обладает эффекторными биологическими функциями. Он взаимодействует со “своим” рецептором в мембране различных типов клеток ( макрофаг, тучная клетка, нейтрофил).

Концевые участки легких и тяжелых цепей молекулы иммуноглобулина вариабельны по составу ( аминокислотным последовательностям ) и обозначаются как VL и VH области. В их составе выделяют гипервариабельные участки, которые определяют структуру активного центра антител (антигенсвязывающий центр или паратоп). Именно с ним взаимодействует антигенная детерминанта (эпитоп) антигена. Антигенсвязывающий центр антител комплементарен эпитопу антигена по принципу “ключ – замок” и образован гипервариабельными областями L- и Н- цепей. Антитело свяжется антигеном (ключ попадет в замок) только в том случае, если детерминантная группа антигена полностью вместится в щель активного центра антител.

Легкие и тяжелые цепи состоят из отдельных блоков- доменов. В легких ( L ) цепях – два домена- один вариабельный ( V ) и один константный ( C ), в тяжелых ( H ) цепях- один V и 3 или 4 ( в зависимости от класса иммуноглобулина ) C домена.

Существуют легкие цепи двух типов- каппа и лямбда, они встречаются в различных пропорциях в составе различных (всех) классов иммуноглобулинов.

Выявлено пять классов тяжелых цепей- альфа ( с двумя подклассами), гамма ( с четырьмя подклассами), эксилон, мю и дельта. Соответственно обозначению тяжелой цепи обозначается и класс молекул иммуноглобулинов- А, G, E, M и D.

Именно константные области тяжелых цепей, различаясь по аминокислотному составу у различных классов иммуноглобулинов, в конечном результате и определяют специфические свойства иммуноглобулинов каждого класса.

Известно пять классов иммуноглобулинов, отличающихся по строению тяжелых цепей, молекулярной массе, физико- химическим и биологическим характеристикам: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD. В составе IgG выделяют 4 подкласса ( IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 ), в составе IgA- два подкласса (IgA1, IgA2 ).

Структурной единицей антител является мономер, состоящий из двух легких и двух тяжелых цепей. Мономерами являются IgG, IgA ( сывороточный), IgD и IgE. IgM – пентамер (полимерный Ig). У полимерных иммуноглобулинов имеется дополнительная j ( joint) полипептидная цепь, которая объединяет ( полимеризует) отдельные субъединицы (в составе пентамера IgM, ди- и тримера секреторного IgA).

Основные биологические характеристики антител.

1. Специфичность – способность взаимодействия с определенным (своим) антигеном (соответствие эпитопа антигена и активного центра антител).

2. Валентность – количество способных реагировать с антигеном активных центров ( это связано с молекулярной организацией- моно- или полимер). Иммуноглобулины могут быть двухвалентными ( IgG ) или поливалентными (пентамер IgM имеет 10 активных центров). Двух- и более валентные антитела навывают полными антителами. Неполные антитела имеют только один участвующий во взаимодействии с антигеном активный центр ( блокирующий эффект на иммунологические реакции, например, на агглютинационные тесты). Их выявляют в антиглобулиновой пробе Кумбса, реакции угнетения связывания комплемента.

3. Афинность – прочность связи между эпитопом антигена и активным центром антител, зависит от их пространственного соответствия.

4. Авидность – интегральная характеристика силы связи между антигеном и антителами, с учетом взаимодействия всех активных центров антител с эпитопами. Поскольку антигены часто поливалентны, связь между отдельными молекулами антигена осуществляется с помощью нескольких антител.

5. Гетерогенность – обусловлена антигенными свойствами антител, наличием у них трех видов антигенных детерминант:

изотипические – принадлежность антител к определенному классу иммуноглобулинов;

аллотипические- обусловлены аллельными различиями иммуноглобулинов, кодируемых соответствующими аллелями Ig гена;

– идиотипические- отражают индивидуальные особенности иммуноглобулина, определяемые характеристиками активных центров молекул антител. Даже тогда, когда антитела к конкретному антигену относятся к одному классу, субклассу и даже аллотипу, они характеризуются специфическими отличиями друг от друга (идиотипом). Это зависит от особенностей строения V- участков H- и L- цепей, множества различных вариантов их аминокислотных последовательностей.

Понятие о поликлональных и моноклональных антителах будет дано в следующих разделах.

Характеристика основных классов иммуноглобулинов.

Ig G. Мономеры, включают четыре субкласса. Концентрация в крови- от 8 до 17 г/л, период полураспада- около 3- 4 недель. Это основной класс иммуноглобулинов, защищающих организм от бактерий, токсинов и вирусов. В наибольшем количестве IgG- антитела вырабатываются на стадии выздоровления после инфекционного заболевания (поздние или 7S антитела), при вторичном иммунном ответе. IgG1 и IgG4 специфически (через Fab- фрагменты) связывают возбудителей (опсонизация), благодаря Fc- фрагментам IgG взаимодействуют с Fc- рецепторам фагоцитов, способствуя фагоцитозу и лизису микроорганизмов. IgG способны нейтрализовать бактериальные экзотоксины, связывать комплемент. Только IgG способны транспортироваться через плаценту от матери к плоду (проходить через плацентарный барьер) и обеспечивать защиту материнскими антителами плода и новорожденного. В отличие от IgM- антител, IgG- антитела относятся к категории поздних- появляются позже и более длительно выявляются в крови.

IgM. Молекула этого иммуноглобулина представляет собой полимерный Ig из пяти субъединиц, соединенных дисульфидными связями и дополнительной J- цепью, имеет 10 антиген- связывающих центров. Филогенетически это наиболее древний иммуноглобулин. IgM- наиболее ранний класс антител, образующихся при первичном попадании антигена в организм. Наличие IgM- антител к соответствующему возбудителю свидетельствует о свежем инфицировании (текущем инфекционном процессе). Антитела к антигенам грамотрицательных бактерий, жгутиковым антигенам- преимущественно IgM- антитела. IgM- основной класс иммуноглобулинов, синтезируемых у новорожденных и младенцев. IgM у новорожденных- это показатель внутриутробного заражения (краснуха, ЦМВ, токсоплазмоз и другие внутриутробные инфекции), поскольку материнские IgM через плаценту не проходят. Концентрация IgM в крови ниже, чем IgG- 0,5- 2,0 г/л, период полураспада- около недели. IgM способны агглютинировать бактерии, нейтрализовать вирусы, активировать комплемент, активизировать фагоцитоз, связывать эндотоксины грамотрицательных бактерий. IgM обладают большей, чем IgG авидностью (10 активных центров), аффинность (сродство к антигену) меньше, чем у IgG.

Читайте также:
Анафаза - определение и стадии митоза и мейоза

IgA. Выделяют сывороточные IgA (мономер) и секреторные IgA (IgAs). Сывороточные IgA составляют 1,4- 4,2 г/л. Секреторные IgAs находятся в слюне, пищеварительных соках, секрете слизистой носа, в молозиве. Они являются первой линией защиты слизистых, обеспечивая их местный иммунитет. IgAs состоят из Ig мономера, J-цепи и гликопротеина (секреторного компонента). Выделяют два изотипа- IgA1 преобладает в сыворотке, субкласс IgA2 – в экстраваскулярных секретах.

Секреторный компонент вырабатывается эпителиальными клетками слизистых оболочек и присоединяется к молекуле IgA в момент прохождения последней через эпителиальные клетки. Секреторный компонент повышает устойчивость молекул IgAs к действию протеолитических ферментов. Основная роль IgA- обеспечение местного иммунитета слизистых. Они препятствуют прикреплению бактерий к слизистым, обеспечивают транспорт полимерных иммунных комплексов с IgA, нейтрализуют энтеротоксин, активируют фагоцитоз и систему комплемента.

IgE. Представляет мономер, в сыворотке крови находится в низких концентрациях. Основная роль- своими Fc- фрагментами прикрепляется к тучным клеткам (мастоцитам) и базофилам и опосредует реакции гиперчувствительности немедленного типа. К IgE относятся “антитела аллергии”- реагины. Уровень IgE повышается при аллергических состояниях, гельминтозах. Антигенсвязывающие Fab- фрагменты молекулы IgE специфически взаимодействует с антигеном (аллергеном), сформировавшийся иммунный комплекс взаимодействует с рецепторами Fc- фрагментов IgE, встроенных в клеточную мембрану базофила или тучной клетки. Это является сигналом для выделения гистамина, других биологически активных веществ и развертывания острой аллергической реакции.

IgD. Мономеры IgD обнаруживают на поверхности развивающихся В- лимфоцитов, в сыворотке находятся в крайне низких концентрациях. Их биологическая роль точно не установлена. Полагают, что IgD участвуют в дифференциации В-клеток, способствуют развитию антиидиотипического ответа, участвуют в аутоиммунных процессах.

С целью определения концентраций иммуноглобулинов отдельных классов применяют несколько методов, чаще используют метод радиальной иммунодиффузии в геле (по Манчини)- разновидность реакции преципитации и ИФА.

Определение антител различных классов имеет важное значение для диагностики инфекционных заболеваний. Обнаружение антител к антигенам микроорганизмов в сыворотках крови- важный критерий при постановке диагноза- серологический метод диагностики. Антитела класса IgM появляются в остром периоде заболевания и относительно быстро исчезают, антитела класса IgG выявляются в более поздние сроки и более длительно (иногда- годами) сохраняются в сыворотках крови переболевших, их в этом случае называют анамнестическими антителами.

Выделяют понятия: титр антител, диагностический титр, исследования парных сывороток. Наибольшее значение имеет выявление IgM- антител и четырехкратное повышение титров антител (или сероконверсия– антитела выявляют во второй пробе при отрицательных результатах с первой сывороткой крови) при исследовании парных– взятых в динамике инфекционного процесса с интервалом в несколько дней- недель проб.

Реакции взаимодействия антител с возбудителями и их антигенами (реакция “антиген- антитело”) проявляется в виде ряда феноменов- агглютинации, преципитации, нейтрализации, лизиса, связывания комплемента, опсонизации, цитотоксичности и могут быть выявлены различными серологическими реакциями.

Динамика выработки антител. Первичный и вторичный иммунный ответ.

Первичный ответ- при первичном контакте с возбудителем (антигеном), вторичный- при повторном контакте. Основные отличия:

– продолжительность скрытого периода (больше- при первичном);

– скорость нарастания антител (быстрее- при вторичном);

– количество синтезируемых антител (больше- при повторном контакте);

– последовательность синтеза антител различных классов (при первичном более длительно преобладают IgM, при вторичном- быстро синтезируются и преобладают IgG- антитела).

Вторичный иммунный ответ обусловлен формированием клеток иммунной памяти. Пример вторичного иммунного ответа- встреча с возбудителем после вакцинации.

Роль антител в формировании иммунитета.

Антитела имеют важное значение в формировании приобретенного постинфекционного и поствакцинального иммунитета.

1. Связываясь с токсинами, антитела нейтрализуют их, обеспечивая антитоксический иммунитет.

2. Блокируя рецепторы вирусов, антитела препятствуют адсорбции вирусов на клетках, участвуют в противовирусном иммунитете.

3. Комплекс антиген- антитело запускает классический путь активации комплемента с его эффекторными функциями (лизис бактерий, опсонизация, воспаление, стимуляция макрофагов).

4. Антитела принимают участие в опсонизации бактерий, способствуя более эффективному фагоцитозу.

5. Антитела способствуют выведению из организма (с мочой, желчью) растворимых антигенов в виде циркулирующих иммунных комплексов.

IgG принадлежит наибольшая роль в антитоксическом иммунитете, IgM – в антимикробном иммунитете (фагоцитоз корпускулярных антигенов), особенно в отношении грамотрицательных бактерий, IgA – в противовирусном иммунитете (нейтрализация вирусов), IgAs – в местном иммунитете слизистых оболочек, IgE – в реакциях гиперчувствительности немедленного типа.

Научная электронная библиотека

Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) – это особый класс гликопротеинов (т.е. белков с присоединенных к ним углеводными остатками), присутствующих в сыворотке крови, тканевой жидкости или на клеточной мембране, которые распознают и связывают антигены. Иммуноглобулины синтезируются В-лимфоцитами (плазматическими клетками) в ответ на вещества определенной структуры – антигены. Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных и нежелательных эндогенных объектов – например, бактерий и вирусов, опухолевых клеток и др. Они являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета. Антитела выполняют две функции: антиген-связывающую и эффекторную (вызывают тот или иной иммунный ответ, например, запускают классическую схему активации комплемента).

Читайте также:
Антиоксидант - определение, виды, преимущества и тест

Антитела синтезируются плазматическими клетками, которыми становятся В-лимфоциты в ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом – характерным фрагментом антигена.

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа для IgG) гликопротеинами, имеющими сложное строение. Антитела состоят из двух идентичных тяжелых цепей и из двух идентичных лёгких цепей, т.е.
фрагментов с меньшим и большим молекулярным весом (рис. 3). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding – антиген-связывающий фрагмент) и один Fc (англ. fragment crystallizable – фрагмент, способный к кристаллизации). Fab фрагменты называются также вариабельной областью антител, т.к. именно их строение определяет связывающую функцию Ат и варьируется в зависимости от структуры антигена. Fc фрагмент называется константной областью Ат, т.к. у особей данного вида для всех молекул Ат этот фрагмент является идентичным.

5_1.tif 5_2.tif

Рис. 5. Структура антител

В зависимости от выполняемых функций антитела могут существовать как в различных формах (классы иммуноглобулинов): мономерной (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA) или в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер – IgM). Схематичное строение

Иммуноглобулины класса G (IgG) – основной иммуноглобулин сыворотки здорового человека, составляет 70–75 % всей фракции иммуноглобулинов. IgG наиболее активны во вторичном иммунном ответе и антитоксическом иммунитете. Являются единственной фракцией иммуноглобулинов, способной к транспорту через плацентарный барьер и тем самым обеспечивают иммунитет плода и новорожденного. IgG являются самыми небольшими молекулами по сравнению с другими классами Ig (молекулярная масса М = 146 кДа).

Иммуноглобулины класса А (IgA) содержатся в сыворотке (15–20 %
всей фракции Ig), в секреторном компоненте: слюне, слезах, молозиве, молоке, отделяемом слизистой оболочки мочеполовой
и респираторной системы. IgA представлены в виде мономеров (80 % в сыворотке), димеров (в секрете), и тримеров. Средняя молекулярная масса IgA М = 500 кДа.

Иммуноглобулины класса М (IgM) являются пентамерами IgG и составляют до 10 % фракции иммуноглобулинов. Появляются IgM при первичном иммунном ответе B-лимфоцитами на неизвестный антиген. IgM встроены в плазматическую мембрану B-лимфоцитов и выполняют роль антиген распознающего рецептора. Средняя молекулярная масса IgМ М = 970 кДа.

Иммуноглобулины класса Е (IgE) – мономеры. Их функция заключается в связывании с поверхностью базофилов и тучных клеток, с последующим присоединением к ним антигена, при этом происходит дегрануляцию и выброс в кровь гистамина и серотонина – медиаторов воспаления. IgE участвуют в защите от паразитарных инфекций, обуславливают многие аллергические реакции. М = 200 кДа.

6.tif

Рис. 6. Классы иммуноглобулинов

Антитела также классифицируют по типу антигена и, соответственно, по выполняемым Ат функциям. По этому принципу можно выжделить несколько основных классов антител:

● Антиинфекционные или антипаразитарные антитела, вызывающие гибель или нарушение жизнедеятельности возбудителя инфекции либо паразита.

● Антитоксические антитела, не вызывающие гибели самого возбудителя или паразита, но обезвреживающие вырабатываемые им токсины, либо другие экзогенные токсические вещества.

● «Антитела-свидетели заболевания», наличие которых в организме сигнализирует о знакомстве иммунной системы с данным антигеном (возбудителем) в прошлом или о текущем присутствии этого антигена (возбудителя), но которые не играют существенной роли в борьбе организма с возбудителем (не обезвреживают ни самого возбудителя, ни его токсины, а связываются со второстепенными белками возбудителя).

● Естественные антитела – антитела к эндогенным соединениям, присутствующие в здоровом организме и выполняющие регулятор-
ные функции;

● Аутоагрессивные антитела, или аутологичные антитела, аутоантитела – антитела, способные образовываться из естественных антител и вызывающие разрушение или повреждение нормальных, здоровых тканей самого организма хозяина и запускающие механизм развития аутоиммунных заболеваний.

● Аллореактивные антитела, или гомологичные антитела, аллоантитела – антитела против антигенов тканей или клеток других организмов того же биологического вида. Аллоантитела играют важную роль в процессах отторжения аллотрансплантантов, например, при пересадке почки, печени, костного мозга, и в реакциях на переливание несовместимой крови.

● Гетерологичные антитела, или изоантитела – антитела против антигенов тканей или клеток организмов других биологических видов. Изоантитела являются причиной невозможности осуществления ксенотрансплантации даже между эволюционно близкими видами (например, невозможна пересадка печени шимпанзе человеку) или видами, имеющими близкие иммунологические и антигенные характеристики (невозможна пересадка органов свиньи человеку). К изоантителам относятся также вторичные (антивидовые) антитела, используемые в различных видах ИХМ.

● Антиидиотипические антитела – антитела против антител, вырабатываемых самим же организмом. Этот вид антител специфичен
к вариабельному участку антител, так называемому идиотипу. Антиидиотипические антитела играют важную роль в связывании и обезвреживании избытка антител, в иммунной регуляции выработки антител. Кроме того, антиидиотипическое «антитело против антитела» зеркально повторяет пространственную конфигурацию исходного антигена, против которого было выработано исходное антитело (рис. 5). И тем самым антиидиотипическое антитело служит для организма фактором иммунологической памяти, аналогом исходного антигена, который остаётся в организме и после уничтожения исходных антигенов. В свою очередь, против антиидиотипических антител могут вырабатываться анти-антиидиотипические антитела и т.д.

Читайте также:
Абиогенез это - определение и тест

Анатомия Антителов человека – информация:

Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) – это растворимые гликопротеины, присутствующие в сыворотке крови, тканевой жидкости или на клеточной мембране, которые распознают и связывают антигены. Иммуноглобулины синтезируются В-лимфоцитами (плазматическими клетками) в ответ на чужеродные вещества определенной структуры – антигены. Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов – например, бактерий и вирусов.

Антитела выполняют две функции: антиген-связывающую функцию и эффекторную (например запуск классической схемы активации комплемента и связывание с клетками), являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета, состоят из двух лёгких цепей и двух тяжелых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов иммуноглобулинов – IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающиеся между собой по строению и аминокислотному составу тяжелых цепей. Иммуноглобулины экспрессируются в виде мембраносвязанных рецепторов на поверхности В-клеток и в виде растворимых молекул, присутствующих в сыворотке и тканевой жидкости.

Строение антител

Антитела являются относительно крупными (~150 кДа – IgG) гликопротеидами, имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжелых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из VH, CH1, шарнира, CH2 and CH3 доменов) и из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из VL и CL доменов). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding – антиген-связывающий фрагмент) и один Fc (англ. fragment crystallizable – фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA) так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер – IgM). Всего различают пять типов тяжелых цепей (α-, γ-, δ-, ε-и μ- цепи) и два типа легких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

Виды антител:

  • IgG является основным иммуноглобулином сыворотки здорового человека (составляет 70-75 % всей фракции иммуноглобулинов), наиболее активен во вторичном иммунном ответе и антитоксическом иммунитете. Благодаря малым размерам (коэффициент седиментации 7S, молекулярная масса 146 кДа) является единственной фракцией иммуноглобулинов, способной к транспорту через плацентарный барьер и тем самым обеспечивая иммунитет плода и новорожденного.
  • IgM представляют собой пентамер основной четырехцепочечной единицы, содержащей две μ- цепи. Появляются при первичном иммунном ответе на неизвестный антиген, составляют до 10 % фракции иммуноглобулинов. Являются наиболее крупными иммуноглобулинами (970 кДа).
  • IgA сывороточный IgA составляет 15-20 % всей фракции иммуноглобулинов, при этом 80 % молекул IgA представлено в мономерной форме у человека. Секреторный IgA представлен в димерной форме в комплексе секреторным компонентом, содержится в серозно-слизистых секретах (например, в слюне, молозиве, молоке, отделяемом слизистой оболочки мочеполовой и респираторной системы).
  • IgD составляет менее одного процента фракции иммуноглобулинов плазмы, содержится в основном на мембране некоторых В-лимфоцитов. Функции до конца не выяснены, предположительно является антигенным рецептором для В-лимфоцитов, еще не представлявшихся антигену.
  • IgE связан с мембранами базофилов и тучных клеток, в свободном виде в плазме почти отсутствует. Связан с аллергическими реакциями.

Функции антител

Иммуноглобулины всех изотипов бифункциональны. Это означает, что иммуноглобулин любого типа – распознает и связывает антиген, а затем – усиливает киллинг и/или удаление иммунных комплексов, сформированных в результате активации эффекторных механизмов. Одна область молекулы антител (Fab) определяет ее антигенную специфичность, а другая (Fc) осуществляет эффекторные функции: связывание с рецепторами, которые экспрессированы на клетках организма (например, фагоцитах); связывание с первым компонентом (C1q) системы комплемента для инициации классического пути каскада комплемента.

Как вырабатываются антитела

Выработка антител в ответ на поступление в организм антигенов зависит от того, впервые или повторно организм сталкивается с данным антигеном. При первичной встрече антитела появляются не сразу, а через несколько дней, при этом сначала образуются IgМ- антитела, а затем начинают преобладать IgG-антитела. Своего пика количество антител в крови достигает приблизительно за неделю, затем их количество медленно снижается. При повторном поступлении антигена в организм выработка антител происходит быстрее и в большем объеме, при этом образуются сразу IgG- антитела. Иммунная система способна запоминать свои встречи с некоторыми антигенами очень надолго, этим объясняется, например, пожизненный иммунитет к натуральной оспе или к детским инфекциям.

Реакция антиген-антитело

В результате реакции антиген-антитело в геле образуются линии преципитации, по которым можно судить о числе реагирующих компонентов, иммунологическом родстве антигенов и их электрофоретической подвижности. Антитела могут быть обнаружены в макроскопической реакции агглютинации с помощью частиц, нагруженных антигеном. Разработаны многочисленные варианты иммунологического анализа, основанные на взаимодействии меченых антигенов и антител. В качестве меток используют радиоактивные изотопы и ферменты.

Как антитела нейтрализуют токсины?

Молекула антитела, присоединившись вблизи активного центра токсина, может стереохимически блокировать его взаимодействие с субстратом, особенно с макромолекулярным. В комплексе с антителами токсин теряет способность к диффузии в тканях и может стать объектом фагоцитоза, особенно если размер комплекса увеличивается в результате связывания с нормальными аутоантителами.

Читайте также:
Acoelomatа это - определение и тест

Защитное действие сывороточных антител

Антитела нейтрализуют вирусы разными способами – например, стереохимически ингибируя связывание вируса с клеточным рецептором и предотвращая тем самым его проникновение в клетку и последующую репликацию. Иллюстрация этого механизма – протективный эффект, которым обладают антитела, специфичные к гемагглютинину вируса гриппа. Антитела к гемагглютинину вируса кори тоже препятствуют его проникновению в клетку, но межклеточное распространение вируса блокируется антителами к белку слияния цитоплазматических мембран соседних клеток.

Антитела могут непосредственно разрушать вирусные частицы, активируя комплемент по классическому пути или вызывая агрегацию вирусов с последующим фагоцитозом и внутриклеточной гибелью. Эффективными могут быть даже относительно низкие концентрации антител в крови: например, можно защитить реципиентов от заражения полиомиелитом, вводя противовирусные антитела, или предотвратить заболевание корью детей, контактировавших с больными, вводя профилактически нормальный гамма-глобулин человека.

Материнские антитела

В первые несколько месяцев жизни, когда собственная лимфоидная система ребенка еще недостаточно развита, защиту от инфекций обеспечивают материнские антитела, проникающие через плаценту или поступающие с молозивом и всасывающиеся в кишечнике. Основной класс иммуноглобулинов молока – это секреторный иммуноглобулин А. Он не всасывается в кишечнике, а остается здесь, защищая слизистую оболочку. Поразительно, что эти антитела направлены к бактериальным и вирусным антигенам, часто попадающим в кишечник. Кроме того, полагают, что клетки, продуцирующие иммуноглобулин А к таким антигенам, мигрируют в ткань молочной железы, откуда продуцируемые ими антитела попадают молоко.

Антитело: определение, структура и использование

Антитело – это специализированный защитный белок, синтезируемый иммунной системой позвоночных. Эти небольшие структуры на самом деле состоят из 4 различных белковых единиц. Концы молекула являются переменными и могут быть адаптированы для связывания с любой молекулой. Форма определяется антигенами в системе, которые наносят ущерб. Специальные иммунные клетки обнаруживают эти антигены и создают реципрокное антитело. Эта обобщенная структура повторяется много раз, чтобы залить систему антителами. Эти белки связываются и окружают антигены, предотвращая дальнейшее распространение или инфекцию.

Таким образом, организм может идентифицировать «я» из «не-я». Например, поверхность бактериальных клеток содержит определенные белки и углеводы, которые могут быть идентифицированы иммунной системой. В-лимфоциты, особый иммунитет клетка, создавать и выпускать антитела, которые атакуют вторжение бактерии, Антитело, прикрепленное к бактерии, не только не позволяет ему завершить нормальные процессы, но и помогает направить белый кровь клетки есть бактерии. Эти макрофаги, как они известны, идентифицируют пищу на основе концевого конца антитела.

В крови антитела составляют около 20% от общего белка. Это очень значительная сумма. Хотя одно антитело может быть очень маленьким, организмы должны иметь много антител для борьбы со многими типами антигенов, присутствующих в системе. Далее много каждого типа необходимо. Часто требуется много молекул антител для нацеливания и идентификации крупных бактерий. Вирусы, хотя они меньше, гораздо более распространены и нуждаются в равных количествах антител для подавления.

В то время как другие организмы часто имеют иммунную систему, основанную на сходных понятиях, термин антитело и структура, описанная ниже, являются уникальными для млекопитающих. Антитело может также упоминаться как иммуноглобулин, термин, который описывает белок, используемый в иммунной функции. Наиболее распространенным антителом является иммуноглобулин G (IgG) у млекопитающих. Антитела, если они существуют, плохо изучены у беспозвоночных и растений. Хотя известно, что эти организмы также имеют иммунную систему, не совсем понятно, как они функционируют.

Структура антител

Выше типичное антитело. Обратите внимание, что структура на самом деле состоит из 4 различных белковых цепей. Есть две тяжелые цепи и две легкие цепи. Две тяжелые цепи связаны дисульфидной связью, которая существует между двумя атомами сульфида, присутствующими в аминокислоты каждой цепочки. Легкие цепи прикрепляются к боковым сторонам тяжелой цепи через рядковалентные связи и слабые взаимодействия.

Каждая цепь разбита на две области: константную и вариабельную. Константная область создается непосредственно из ДНК и является одинаковой для всех молекул антител одного типа. Вариабельная область является частью антитела, которая изменяется в соответствии с присутствующим антигеном. В-лимфоциты отвечают за сложный процесс, который сопоставляет вариабельную область с антигеном, и затем масса продуцирует правильное антитело.

Это вариабельная область, которая имеет сайт связывания, способный связываться с антигеном. Сайт связывания является специфическим в том смысле, что он предназначен для прикрепления только к предполагаемому антигену. Он делает это, будучи максимально совместимым с антигеном. Если антиген гидрофобный Так же как и сайт связывания. Если антиген заряжен отрицательно, сайт связывания будет оптимально заряжен положительно, чтобы помочь связать антиген. Далее вся форма антитела глава специфически формируется в форме антигена. Это гарантирует, что антитело будет специфичным для антигена. Константная область антитела может иметь различные формы и может быть собрана в более крупные комплексы различной формы.

Действие антител при аутоиммунных заболеваниях

В некоторых случаях антиген настолько близок к молекуле, которая вырабатывается организмом, что иммунная система в конечном итоге атакует себя. Это известно как аутоиммунное заболевание. Иммунная система, будучи представлена ​​антигеном, формирует защиту. В этих случаях антиген обычно представляет собой белок. Белок похож на белок, вырабатываемый организмом. Хотя антителообразующая система может быть очень специфичной, она не может точно идентифицировать две молекулы, которые имеют одинаковую форму. Таким образом, даже если молекулы на самом деле являются «я», они могут в конечном итоге атаковать их.

Читайте также:
Клетки животных - определение, функции и структура

Аутоиммунные заболевания могут быть вызваны рядом условий. Некоторые включают вирусы, такие как ВИЧ, которые заставляют иммунную систему воздействовать на себя. Другие аутоиммунные заболевания, такие как определенные формы диабета, могут быть вызваны иммунной системой, воздействующей на поджелудочную железу, секретирующей инсулин. орган, Были проведены некоторые исследования, которые могут связать эту аутоиммунную реакцию с белками, содержащимися в продуктах животного происхождения. Пока растение белки развивались по совершенно другой траектории, люди и сельскохозяйственные животные имеют много одинаковых генов. Это означает, что они производят много одинаковых белков. Если эти белки попадают в организм без разрушения, их можно идентифицировать как антиген.

Увидев этот антиген, иммунная система создаст антитело, чтобы содержать его. Эти антитела будут массово продуцироваться и отправляться по всему телу, чтобы атаковать любой белок той же формы. Это может вызвать серьезные проблемы для вашего тела. Допустим, у вас только что был хот-дог. Все части свиньи и коровы используются для создания хот-догов. Излишне говорить, что вы, вероятно, получите белки, которые произошли в поджелудочной железе животного, хрящ или другие органы. Поскольку их белки очень похожи на ваши, ваше тело начнет иметь иммунную реакцию там, где эти белки присутствуют. Это может быть основной причиной таких заболеваний, как диабет, артрит и, возможно, даже таких состояний, как рассеянный склероз.

Использование антител в аналитических методах

Антитело также может быть очень полезным инструментом в лаборатории. Поскольку антитело настолько специфично и плотно связывается в определенных условиях, антитела используются в ряде приложений, используемых для фильтрации растворенное вещество из решение, В колонке хроматография они используются для связывания проходящих растворенных молекул. По мере слива раствора антитело сохраняет растворенное вещество. Другой раствор с другим pH можно промыть поверх среды антитела, и антитело изменит форму и высвободит растворенное вещество.

Другое распространенное использование антител в лаборатории – обнаружение определенных веществ. Антитело присоединяется к другому белку, используемому для создания видимой молекулы. Когда антитело находится в присутствии антигена, антитело меняет форму и активирует фермент. Это действие создает видимые молекулы и может быть обнаружено визуально или через компьютер. Это позволяет ученому обнаруживать очень маленькие образцы вещества относительно дешево. Это может быть использовано для диагностики заболеваний, тестирования продуктов и проверки безопасности потребитель товары.

викторина

1. У ученого есть антитело, специфичное к гуанину, аминокислоте. Он помещает антитело в колонку и выливает смесь гуанина, таурина и аденина. Раствор сливают в стакан 1. Новый кислый раствор помещают в колонку. Кислота меняет форму антитела. Раствор сливается в стакан 2. Где находится гуанин?A. Мензурка 1B. Стакан 2C. В колонке

Ответ на вопрос № 1

В верно. Сначала гуанин притягивается к антителу и выводится из раствора. Стакан 1 будет содержать этот раствор без гуанина. После промывки кислотой антитело высвобождает гуанин и его промывают в стакане 2 кислотой. Антитело осталось в колонке, ни к чему не прикрепленное. Все это предполагает, что было использовано достаточное количество молекул антител, чтобы не насыщаться количеством гуанина в исходном растворе.

2. При некоторых аутоиммунных заболеваниях иногда лечение включает разрушение частей иммунной системы. Как это может помочь?A. С разрушенными клетками никакие антитела не могут быть произведеныB. Это не может быть полезнымC. Без иммунной системы организм не может быть поражен бактериями

Ответ на вопрос № 2

верно. При аутоиммунном заболевании иммунная система атакует себя или другие части тела. Убивая его и заменяя клетки клетками здорового донора, клетки не будут обучены атаковать одни и те же белки. Это даст пациенту возможность «переобучить» свою иммунную систему.

3. Когда ученые впервые узнали о бактериях и микробах, стерилизация стала громким вызовом. Почему этот метод переосмысливается?A. Иммунная система нуждается в практикеB. Антитело не может образоваться без серьезного заболеванияC. Вырабатывая меньше антител, вы становитесь здоровее

Ответ на вопрос № 3

верно. Иммунная система настолько же умна, насколько и антигены, которым она подверглась. Одна из причин, по которой вакцины настолько эффективны, заключается в том, что они подвергают организм воздействию формы болезни, не заражая ее живым организмом. вирус или бактерии. Это учит тело, как быстро вырабатывать антитела, которые нейтрализуют вирус или бактерии. Затем, когда настоящий вирус или бактерия атакуют, организм более чем готов. Даже будучи подвергнутым небольшому количеству нарушителя, тело может научиться защищаться от более агрессивного нападения.

Антитела. Строение и функции иммуноглобулинов. Динамика антителообразования

Антитела – белки (гликопротеины) сыворотки крови, образующиеся в ответ на введение антигена и обладающие способностью специфически взаимодействовать с антигенами, которые вызвали их образование.

Читайте также:
Апоптоз: определение, функция, примеры и тест

Функции антител в организме

  1. Взаимодействие с комплементарными структурами антигена с целью его нейтрализации и последующей элиминации.
  2. Обеспечение кооперации иммунокомпетентных клеток.
  3. Участвуют в различных защитных реакциях организма (активации комплемента, фагоцитозе – опсонизирующее действие, аллергии, иммунологической памяти и толерантности).
  4. Антитоксический эффект.
  5. Цитотоксический эффект.
  6. Иммунорегулирующие свойства.
  7. Образование циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК).

Структура молекулы иммуноглобулина

Структура молекулы иммуноглобулина

  • Валентность – количество активных (антигенсвязывающих) центров антител. Полные антитела как минимум 2-валентны. Неполные – содержат один антигенсвязывающий центр.
  • Аффинность – сродство антигенной детерминанты с активным центром антитела, зависит от степени комплементарности структуры антигенсвязывающего центра и антигенной детерминанты.
  • Авидность – скорость и прочность связывания антитела с соответствующим антигеном.
  • Разнообразие Ig определяет антигенную специфичность.

3 типа антигенных детерминант:

  1. Изотипические детерминанты (изотипы) – структуры характерные для индивидуумов одного вида. Гетерогенность изотипов связана со структурными различиями константных участков легких и тяжелых цепей. Эти различия обуславливают деление Ig на классы, подклассы. Н-цепи делятся на 5 классов: μ-мю, γ-гамма, αальфа, δ-дельта, ε-эпсилон; L-цепи делятся на 2 типа: κкаппа, λ-лямбда.
  2. Аллотипические детерминанты (аллотипы) – структуры, характерные для некоторых индивидуумов внутри вида.
  3. Идиотипические детерминанты (идиотипы) – структуры, характерные только для определенных Ig одного индивидуума. Определяют специфичность взаимодействия данного иммуноглобулина с определенным антигеном.

Классы иммуноглобулинов, их свойства и строение

Антитела относятся к γ–глобулиновой фракции белков сыворотки крови. На долю γ–глобулинов приходится 15-25% белков сыворотки крови, и они получили название иммуноглобулинов .

Строение и природа антител

Антитела ― это иммуноглобулины, вырабатываемые в ответ на введение антигена, способные специфически связываться с антигеном и участвовать во многих иммунологических реакциях.рис расположение антигена

Расположение антигена

Молекулы иммуноглобулинов всех классов универсальны. Она имеет две полипептидные цепи: 2 ― тяжелые, 2 ― легкие, которые соединены дисульфидными связями.

Иммуноглобулины обладают выраженной специфичностью и подходят к антигенам как ключ к замку, формируя два антигенсвязывающего центра.

Иммуноглобулин класса G

Среди всех классов иммуноглобулинов в количественном отношении доминирует Ig G. В сыворотке млекопитающих он составляет около 75% от общего количества этих белков.

Биологическая роль Ig G разнообразна. Это и антибактериальная защита через механизм комплементзависимого лизиса микробной клетки, и проникновение через плаценту с той же защитной для развивающегося зародыша функцией, и «армирование» макрофагов (цитофильность к макрофагам), в результате чего они становятся цитотоксическими для трансплантатов и опухолей, и участие в повышенной реактивности аллергического типа.

Иммуноглобулины класса G и A

Иммуноглобулин класса А

Имеет две формы:

  • сывороточная (циркулирует в виде мономера);
  • секреторная (циркулирует в виде димера и обеспечивает местный иммунитет слизистых дыхательных, половых, мочевыделительных путей, ЖКТ).

Является доминирующим иммуноглобулином секретов организма (слюны, пищеварительного сока, выделений слизистой носа и молочной железы). В сыворотке крови его содержание незначительно и составляет всего 10-15% от общего количества всех иммуноглобулинов.

Функционально Ig A выступает в качестве первой линии защиты на слизистых поверхностях, препятствуя проникновению вирусов в организм. Хотя Ig A не связывает комплемент и в силу этого не обладает бактерицидной активностью, он играет важную роль в нейтрализации бактериальных токсинов. Кроме того, у млекопитающих, включая человека, секреторный Ig A хорошо представлен в молозиве и обеспечивает таким образом специфический иммунитет новорожденных.

Иммуноглобулин класса М

Самая крупная молекула из пяти классов. Является пентамером, валентность равна 10. Имеет десять антигенсвязывающих центров. В процессе гуморального иммунного ответа наиболее ранние антитела относятся к Ig М-классу. Они же первыми появляются в онто- и филогенезе. Наибольшую активность Ig М проявляет в антибактериальном иммунитете и при некоторых аутоиммунных заболеваниях.

Иммуноглобулины класса M и E

Иммуноглобулин класса Е

Содержание Ig E в сыворотке крайне мало, хотя удельный вес этих иммуноглобулинов в аллергических реакциях является доминирующим.

Функциональная активность Ig E проявляется в развитии аллергических реакций. Данный иммуноглобулин способен взаимодействовать с тучными клетками и базофилами посредством Fc – области и соответствующего рецептора на этих клетках. После связи Ig E с антигеном (аллергеном) тучные клетки получают сигнал к секреции вазоактивных аминов и других фармакологически значимых соединений, что, собственно и приводит к развитию аллергических реакций.

Иммуноглобулин класса D

Иммуноглобулин D был открыт как необычный миеломный белок. Затем его обнаружили в сыворотке крови в очень небольшом количестве.

Данный иммуноглобулин совместно с мономерным Ig М экспрессируется на поверхности В-клеток.

Вопрос о форме участия Ig D в иммунных процессах остается открытым. Содержится в сыворотке крови в очень малых количествах. Известно, что Ig D продуцируют клетками миндалин и аденоидов. Ig D не связывает комплемент, не проходит через плацентарный барьер.

Свойства классов иммуноглобулинов

Динамика образования антител при первичном иммунном ответе

  • Латентный (3-5 дней) — скрытые процессы восприятия антигенного раздражения, завершаюшиеся поступлением в кровь Ig М.
  • Логарифмический (продуктивный) (7-15 дней) — концентрация антител в сыворотке крови резко возрастает — титры Ig M и G достигают максимума.
  • Стационарный (максимума и стабилизации) (15-30 дней) — поддерживается максимальный стабильный уровень Ig M и G в крови.
  • Снижения (14 дней и более) — концентрация антител в крови постепенно снижается.

Особенности вторичного иммунного ответа:

  • Укороченный латентный период (от нескольких часов до 1-2 дней).
  • Синтезируются сразу Ig G.
  • Более быстрый подъем концентрации антител.
  • Большие значения максимальной концентрации антител.
  • Высокая скорость образования антител.
  • Индукция меньшими дозами антигенов.

Основные типы антител по действию на антиген:

  1. Антитоксические – нейтрализуют или флоккулируют антигены.
  2. Агглютинирующие – агрегируют антигены.
  3. Преципитирующие – образуют комплекс с растворимыми антигенами только в растворах или гелях;
  4. Лизирующие – вызывают разрушение клетокмишеней.
  5. Опсонизирующие – взаимодействуют с поверхностными структурами клеток микробов, способствуя поглощению их фагоцитами.
  6. Нейтрализующие – инактивируют антигены, лишая их возможности проявлять патогенное действие.
Читайте также:
Паратиреоидный гормон , паратгормон - регулятор кальция в крови

Виды антител

  1. Изоантитела – антитела к изоантигенам. Например, антитела к изоантигенам эритроцитов человека (АВО).
  2. Нормальные (естественные) антитела – антитела, обнаруживаемые в сыворотке крови без предварительного воздействия антигена. Титры их низкие, а вопрос об их происхождении до конца не решен.
  3. Аутоантитела – антитела к молекулам веществ, входящих в состав собственных клеток и тканей организма.
  4. Гетероантитела – антитела, образующиеся в ответ на введение гетероантигена.
  5. Моноклональные антитела – антитела одной специфичности, синтезируемые искусственно полученным клоном плазмоцитов.

Метод получения моноклональных антител состоит в слиянии сенсибилизированных лимфоцитов с клетками миеломы для получения клеточных гибридов (гибридом). Гибридомы обладают способностью синтезировать антитела и, в то же время, они представляют собой опухолевые клетки, способные к непрерывной пролиферации.

В отличие от поликлональных гетерогенных сывороток, содержащих большое разнообразие антител, отличающихся своей специфичностью, аффинитетом и физикохимическими свойствами, препараты моноклональных антител содержат продукт единственного клона плазматических клеток, направленный к строго определенной антигенной детерминанте и обладающий всегда одинаковыми физико-химическими характеристиками и сродством к антигену.

Получение гибридом включает этапы:

  1. Получение миеломной линии.
  2. Получение селезеночных клеток от иммунизированного организма (плазмоциты, синтезирующие Ig определенной специфичности).
  3. Создание в культуре условий для того, чтобы хотя бы некоторые клетки одной и другой популяции могли слиться.
  4. Выделение слившихся клеток и накопление их клонов.
  5. Отбор интересующего клона, его накопление и использование. Накопление клона осуществляют in vitro или путем введения животным.

Использование моноклональные антител:

  • идентификация субпопуляций лимфоцитов человека,
  • истощение клеточных популяций,
  • выделение клеток,
  • установление функций молекул клеточной поверхности,
  • определение группы крови,
  • диагностика опухолей и локализация опухолей,
  • иммунорадиометрический анализ,
  • анализ сложных смесей антигенов,
  • анализ эмбрионального развития,
  • анализ иммунного ответа,
  • искусственные ферменты.

За последние 15 лет около 30 терапевтических моноклональных антител были утверждены. Большинство из них молекулы IgG1. Некоторые причины успеха этого класса Ig обусловлены тем, что они обладают долгим временем полу-жизни в сыворотке, а также эффекторными функциями их Fc регионов.

Моноклональные антитела химерные — константная часть мышиных антител замещена соответствующей константной областью иммуноглобулина человека и в своей структуре имеют более 65% человеческого иммуноглобулина. Гуманизированные моноклональные антитела – до 95% состоят из человеческого иммуноглобулина. Кроме того, трансгенные технологии (фаговый дисплей) были использованы для создания полностью человеческих моноклональных антител (Fully human monoclonal antibodies)

Моноклональные антитела

Названия всех моноклональных антител оканчиваются на «–mab» (от monoclonal antibody). Если антитело получено от мыши, добавляется буква «о», и окончание у таких антител «-omab». Химерные антитела получили окончание «-ximab». Гуманизированные антитела имеют окончание «-zumab», полностью человеческие – «-umab».

Производство моноклональных антител является наиболее быстро развивающимся сегментом фармацевтической индустрии, составляющим третью часть всех биотехнологических продуктов. По итогам 2010 г. два моноклональных антитела — Rituxan/MabThera и Remicade — вошли в Toп-5 блокбастеров среди биотехнологических препаратов. В 2015 г. все существующие на рынке препараты (60 млрд. долл. ежегодных продаж) утратят патентную защиту, и рынок продаж подобных биотехнологических препаратов значимо увеличится.

Трастузумаб (Trastuzumab, Герцептин)

Трастузумаб (Trastuzumab, Герцептин) – рекомбинантное МкАТ, которое избирательно связывается с рецептором HER2 на поверхности опухолевых клеток многих солидных опухолей. Препарат Herceptin (Trastuzumab) был разработан компанией Genentech и введен в клиническую практику в 1998 году. Применение Герцептина радикально изменило лечение рака молочной железы, в руках онкологов появилось новое эффективное лекарство, позволяющее вылечить или продлить жизни многочисленных пациентов.

Рецептор HER2 — белковая молекула, расположенная на поверхности опухолевых клеток. Примерно в 25 % случаев рака молочной железы злокачественные клетки содержат повышенное количество данных рецепторов (HER2 — позитивный рак молочной железы). При HER2 — позитивном раке молочной железы происходит постоянная стимуляция злокачественного роста за счет присоединения выделяемого самой опухолью вещества, известного как эпидермальный фактор роста, к рецептору HER2. Герцептин блокирует рецептор HER2, что не позволяет эпидермальному фактору роста стимулировать процесс деления злокачественных клеток.

Ритуксимаб (Ритуксан, Мабтера)

Ритуксимаб (Ритуксан, Мабтера) представляет собой химерные моноклональные антитела мыши/человека специфически связывающиеся с CD20+ антигеном. Этот антиген локализуется на поверхности пре-В-лимфоцитов и зрелых B лимфоцитов, но отсутствует на стволовых гемопоэтических клетках, нормальных плазматических клетках и здоровых клетках других тканей. Этот антиген экспрессируется более чем в 90% В-клеточных неходжкинских лимфом. Механизм действия Ритуксана связан с развитием опосредованной антитело–зависимой клеточной и комплемент–зависимой цитотоксичности, что вызывает гибель клеток лимфомы, положительных по CD20. Происходит снижение уровня циркулирующих CD20+ В–лимфоцитов, как лимфомных, так и нормальных.

Ритуксимаб — это химерное моноклональное антитело, имеющее вариабельный мышиный и константный человеческий регион, специфически связанное с антигеном CD20 на В-лимфоцитах и инициирующее иммунологические реакции, которые опосредуют лизис В-клеток. В последние годы препарат зарегистрирован еще для лечения широкого круга аутоиммунных заболеваний с гиперфункцией В-клеток.

Алемтузумаб (Кампат, Кэмпас, Campath)

Читайте также:
Живот, Брюшная полость : определение, функция, мышцы

Еще одним высокоэффективным препаратом для лечения хронического лимфолейкоза (наиболее частого вида лейкоза у взрослых) являются антитела против CD52 антигена. Препарат Алемтузумаб (Кампат, Кэмпас, Campath) – гуманизированное МКА, связывающееся с CD52. Антиген CD52 экспрессируется на мембране большинства зрелых нормальных и опухолевых Т- и В-лимфоцитов с очень высокой плотностью — примерно 500 000 молекул на клетку (по сравнению с антигеном CD20, плотность экспрессии которого составляет около 8000 молекул на клетку). Этим объясняется чрезвычайно высокая активность алемтузумаба в отношении хронического лимфолейкоза и Тклеточных лимфом. Алемтузумаб (Кампат, Кэмпас, Campath)

Важно отметить данный антиген обнаружен на поверхности незначительной части (менее 5%) гранулоцитов и отсутствует на эритроцитах и тромбоцитах. Не повреждает стволовые кроветворные клетки и клеткипредшественники. Другое название препарата Лемтрада (Lemtrada).

В последние годы Кэмпас используется для уменьшения реакции «трансплантат против хозяина» при аллогенной трансплантации стволовых кроветворных клеток (им предварительно очищают трансплантат).

Радиоиммунотоксины на основе анти-CD20 антител

Два препарата на основе МКА к CD20 антигену, меченные радиоактивными изотопами, разрешены к клиническому применению при неходжкинской лимфоме.

Ибритумомаб (ibritumomab, Зевалин) является конъюгатом Мабтеры (МкАТ против CD20) с радиоактивным изотопом иттрия–90 (Y90). Показаниями к использованию Зевалина является рецидивирующая неходжкинская лимфома, в том числе и при прогрессировании после Мабтеры.

Бексар (J131Tositumomab, Bexxar) – конъюгат мышиного МкАТ против CD20 антигена с радиоактивным изотопом йода J131. Период полураспада данного изотопа составляет 8 дней. J 131-тозитумомаб обладает способностью к специфическому связыванию с CD20, тем самым обусловливая лизис клеток, экспрессирующих данный антиген, а также способствует гибели соседних клеток.

Отдельную группу терапевтических моноклональных антител составляют препараты, действие которых направлено на воспалительный процесс. Наиболее важной “мишенью” для “антицитокиновой” терапии МкАТ является “провоспалительный” цитокин – фактор некроза опухоли (ФНО)–α. ФНО-α играет ведущую роль в развитии самых разнообразных проявлений, характерных для многих воспалительных заболеваний человека.

Ремикейд (инфликсимаб) — Infliximab (REMICADE)

Ремикейд (инфликсимаб) представляет собой моноклональные антитела к одному из ключевых цитокинов, вовлеченных в развитие воспалительных процессов, — фактору некроза опухоли (tumor necrosis factor alpha — TNF-alpha). Как полагают исследователи, TNF также играет важную роль не только в развитии ревматоидного артрита, но и псориаза.

Действие Ремикейда, как биологического агента, направлено на ключевую молекулу воспалительных и иммунологических процессов, лежащих в основе ревматоидного артита — на фактор некроза опухоли альфа (ФНО-α ). Доказано, что Ремикейд предотвращает деструкцию суставов. Ремикейд, возможно, первый антиревматический препарат, приостанавливающий прогрессирование заболевания, при этой патологии он в большей степени изучен.

Антитело – определение, структура и использование

В процессе формирования приобретенного инфекционного иммунитета важная роль принадлежит антителам (анти – против, тело – русское слово, т. е. вещество). И хотя чужеродный антиген блокируется специфическими клетками организма и подвергается фагоцитозу, активное действие на антиген возможно лишь при наличии антител.

Антитела – специфические белки, иммуноглобулины, образующиеся в организме под воздействием антигена и обладающие свойством специфически с ним связываться и отличающиеся от обычных глобулинов наличием активного центра.

Антитела являются важным специфическим фактором защиты организма против возбудителей болезней и генетически чужеродных веществ и клеток.
Антитела образуются в организме в результате инфицирования (естественная иммунизация), или вакцинации убитыми и живыми вакцинами (искусственная иммунизация), или контакта лимфоидной системы с чужеродными клетками, тканями (трансплантанты) либо с собственными поврежденными клетками, ставшими аутоантигенами.
Антитела относятся к определенной фракции белка, главным образом к a -глобулинам, обозначаемым IgY.

  • первая – небольшие молекулы с константой седиментации 7S (a-глобулины);
  • вторая – большие молекулы с константой седиментации 19 S (a – глобулины).

Молекула антитела включает четыре полипептидные цепи, состоящие из аминокислот. Две из них тяжелые (м.м. 70000 дальтон) и две легкие (м.м. 20000 дальтон). Легкие и тяжелые цепи связаны между собой дисульфидными мостиками. Легкие цепи являются общими для всех классов и подклассов. Тяжелые цепи имеют характерные особенности строения у каждого класса иммуноглобулинов.
В молекуле антитела имеются активные центры, располагающиеся на концах полипептидных цепей и специфически реагирующие с антигеном. Неполные антитела одновалентны (антидетерминанта одна), полные имеют две, реже более антидетерминантны (рис.4).

Рис. 4. Структура иммуноглобулина.

Отличие специфических иммуноглобулинов в строении тяжелых цепей, в пространственном рисунке антидетерминант. Согласно классификации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), различают пять классов основных иммуноглобулинов: IgG циркулируют в крови, составляют 80% всех антител. Проходят через плаценту. Молекулярная масса 160000. Размер 235 х 40А o . Важны как специфический фактор иммунитета. Обезвреживают антиген путем его корпускуляризации (преципитации, осаждения, агглютинации), что облегчает фагоцитоз, лизис, нейтрализацию. Способствуют возникновению аллергических реакций замедленного типа. По сравнению с другими иммуноглобулинами IgG относительно термоустойчив – выдерживает нагревание при 75 o С 30 мин.
Ig M, – циркулирует в крови, составляя 5-10% всех антител. Молекулярная масса 950000, константа седиментации 19 S, функционально пятивалентен, первым появляется после заражения или вакцинации животного. Ig M не участвует в аллергических реакциях, не проходит через плаценту. Действует на грамположительные бактерии, активизирует фагоцитоз. К классу Ig M относят антитела групп крови человека – А, В, О.
Ig A, – включает два вида: сывороточный и секреторный. Сывороточный Ig A имеет молекулярную массу 170000, константа седиментации 7 S. Не обладает способностью преципитировать растворимые антигены, принимает участие в реакции нейтрализации токсинов, термоустойчив, синтезируется в селезенке, лимфатических узлах и в слизистых оболочках и поступает в секреты – слюну, слезную жидкость, бронхиальный секрет, молозиво.
Секреторный Ig A (S Ig A) характеризуется наличием структурного добавочного компонента, представляет собой полимер, константа седиментации 11 S и 15 S, молекулярная масса 380000, синтезируется в слизистых оболочках. Биологическая функция S Ig A заключается в основном в местной защите слизистых оболочек, например при заболеваниях желудочно-кишечного тракта или дыхательного. Обладают бактерицидностью и опсоническим эффектом.
Ig D, – концентрация в сыворотке крови не более 1%, молекулярная масса 160000, константа седиментации 7 S. Ig D обладает активируемой активностью, не связывается с тканями. Отмечено увеличение его содержания при миеломной болезни человека.
Ig E, – молекулярная масса 190000, константа седиментации 8,5 S. Ig E термолабилен, прочно связывается с клетками тканей, с тканевыми базофилами, принимает участие в реакции гиперчувствительности немедленного типа. Ig E играет защитную роль при гельминтозах и протозойных болезнях, способствует усилению фагоцитарной активности макрофагов и эозинофилов.
Антитела лабильны к температуре 70 0 С, и спирты денатурируют их. Активность антитела нарушается при изменении (отключении) pH среды, электролитов и др.
Все антитела имеют активный центр – площадь участка в 700 А o , что составляет 2% поверхности антитела. Активный центр состоит из 10-20 аминокислот. Чаще всего в них присутствуют тирозин, лизин, триптофан. К положительно заряженным гаптенам антитела имеют отрицательно заряженную группировку – СООН – . К гаптенам, заряженным отрицательно, присоединяется группировка NH4 + .
Антитела обладают способностью отличать один антиген от другого. Они взаимодействуют только с теми антигенами (за редким исключением), против которых они выработаны и подходят к ним по пространственной структуре. Эта способность антитела получила название комплиментарности.
Специфичность антитела обусловлена химической структурой, пространственным рисунком антидетерминант. Она связана с первичной структурой (чередованием аминокислот) белковой молекулы антитела.
Тяжелые и легкие цепи иммуноглобулинов обусловливают специфичность активного центра.
В последнее время обнаружено, что существуют антитела против антител. Они останавливают действие обычных антител. На основе этого открытия возникает новая теория – сетевая регуляция иммунной системы организма.
Теория образования антител затрагивает ряд вопросов из различных смежных дисциплин (генетики, биохимии, морфологии, цитологии, молекулярной биологии), стыкующихся в настоящее время с иммунологией. Существует несколько гипотез синтеза антител. Наибольшее признание получила клонально-селекционная гипотеза Ф. Бернета. Согласно ей, в организме присутствует более 10000 клонов лимфоидных и иммунологически компетентных клеток, способных реагировать с различными антигенами или их детерминантами и вырабатывать антитела. Допускается, что клоны таких клеток способны вступать в реакцию с собственными белками, в результате чего уничтожаются. Так погибают клетки, образующие антиагглютинины против А – антигена у организмов с группой крови А и анти – В – агглютины с группой крови В.
Если эмбриону ввести какой- либо антиген, то аналогичным образом он уничтожает соответствующий клон клеток, и новорожденный в течение всей последующей жизни будет толерантным к данному антигену. Теперь у новорожденного осталось только “свое”, либо попавшее извне “чужое”, которое распознается мезенхимными клетками, на поверхности которых имеются соответствующие рецепторы “флажки” – антидетерминанты. По мнению Ф. Бернета, мезенхимная клетка, получившая антигенное раздражение, дает начало популяции дочерних клеток, которые вырабатывают специфические (соответствующие антигену) антитела. Специфичность антител зависит от степени их взаимодействия с антигеном.
В формировании комплекса антиген-антитело участвуют возникающие между ионными группами кулоновские силы и силы притяжения Ван-Дер-Ваальса, полярные силы и силы Лондона, межатомные ковалентные связи.
Известно, что взаимодействуют они как целые молекулы. Поэтому на одну молекулу антигена приходится значительное количество молекул антител. Они создают слой толщиной до 30 А o . Комплекс антиген-антитело разъединим с сохранением первоначальных свойств молекул. Первая фаза соединения антитела с антигеном неспецифическая, невидимая, характеризуется абсорбцией антитела на поверхности антигена или гаптена. Протекает при температуре 37 o С за несколько минут. Вторая фаза специфическая, видимая, завершается феноменом агглютинации, преципитации или лизиса. В этой фазе необходимо присутствие электролитов, а в некоторых случаях и комплемента.
Несмотря на обратимость процесса, комплексообразование между антигеном и антителом играет положительную роль в защите организма, которая сводится к опсонизации, нейтрализации, иммобилизации и ускоренной элиминации антигенов.

  1. коагулирующие (преципитины, агглютинины), облегчают фагоцитоз;
  2. лизирующие (комплементсвязывающие: бактериолизисы, цитолизисы, гемолизисы), вызывают растворение антигена;
  3. нейтрализующие (антитоксины), лишают антиген токсичности.
Читайте также:
Паратиреоидный гормон , паратгормон - регулятор кальция в крови

Реакция антиген-антитело может быть для организма полезной, вредной или индифферентной. Положительное влияние реакции в том, что она нейтрализует яды, бактерии, облегчая фагоцитоз, преципитирует белки, лишая их токсичности, лизирует трепонемы, лептоспиры, животные клетки.
Комплекс антиген-антитело может быть причиной лихорадки, расстройства клеточной проницаемости, интоксикации. Может возникнуть гемолиз, анафилактический шок, крапивница, сенная лихорадка, бронхиальная астма, аутоиммунное расстройство, отторжение трансплантата, аллергические реакции.
В иммунной системе нет готовых структур, вырабатывающих антитела и осуществляющих реакции иммунитета. Антитела образуются в ходе иммуногенеза.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: