Материал: Структура и функции иммунной системы

Тяжелые цепи имеют молекулярную массу приблизительно вдвое большую (0,005 - 7*10⁴ D) и состоят примерно из 400 аминокислотных остатков.

Как видно, молекулы иммуноглобулинов состоят из двух видов фрагментов: Fab

(fragment antigen binding, англ.) -- антигенсвязывающего и Fc (fragment crystalline, англ.) -- кристаллизующегося. Если на молекулу IgG воздействовать папаином, она распадется на три фрагмента: два Fab-фрагмента и один Fc-фрагмент. Область, в которой соединяются Fab- и Fc-фрагменты молекул иммуноглобулинов, называется шарнирной. За счет шарнирной области субъединицы молекул иммуноглобулинов (цепи) обладают способностью к вращению по отношению друг к другу, что обусловливает гибкость молекул иммуноглобулинов.

По первичной структуре тяжелых цепей Ig делятся на подклассы. У человека обнаружено четыре подкласса IgG и два подкласса IgM и IgA. У каждого человека одновременно могут присутствовать все классы и подклассы Ig, что само по себе уже обусловливает гетерогенность всей популяции Ig, не касающейся, однако, их специфичности к антигена. Принадлежность Ig к тому или иному классу не влияет на их специфичность к антигеном и образования иммунного комплекса (ИК) молекула Ig сохраняет достаточно выраженную активность за счет второго, неспецифического, участка молекулы -- Fc. Fc-константная область молекулы Ig состоит только из тяжелых цепей, не имеет отношения к специфичности, но обусловливает ряд важных биологических свойств Ig, получивших название эффекторных.

Сложная и многогранная роль Ig, их функциональная неоднозначность еще раз заставляют обратить внимание на особенности их синтеза. Как указывалось выше, синтез иммуноглобулинов, осуществляемый В-лимфоцитами, напрямую с действием какого-либо антигена существуют клоны В-лимфоцитов, которые способны продуцировать разнообразные по специфичности Ig. Синтез Ig происходит постоянно и в определенной степени не зависит от действия конкретного антигены.

Специфичность антител обусловлена первичной последовательностью расположения аминокислот в вариабельной области Fab-фрагмента, которая, собственно, и обеспечивает связь с антигенами характеризуется следующими их свойствами: авидностью и афинностью (или аффинитетом).

Прочность связи антитела с соответствующим антиген, в отличие от моновалентных антител (неполных или блокирующих), которые не способны самостоятельно вызвать агглютинацию или преципитацию антигенной детерминанты обозначается термином "аффинитет", или "аффинность антитела". Ее определяют как сумму межмолекулярных сил притяжения и отталкивания, возникающих при взаимодействии антигенсвязывающего центра антител и антигеном.

Таким образом, прочность связи антител зависит как от аффинности, так и от валентности, приходящейся в среднем на одну молекулу иммуноглобулинов. При равной аффинности авидность IgM будет больше, чем IgG, поскольку молекула IgM десятивалентна, a IgG -- двухвалентна.

Разнообразие иммуноглобулинов вытекает из особенности их структуры. Иммуноглобулины имеют изотипические, аллотипические и идиотипические характеристики.

Изотипы отражают классоспецифические особенности иммуноглобулина данного биологического вида. Изотипические различия иммуноглобулинов обусловлены структурой тяжелых цепей, что как уже говорилось, позволяет выделить пять классов иммуноглобулинов разных изотипов: М, G, А, Е и D.

ИММУНОГЛОБУЛИН М

Иммуноглобулин М имеет молекулярную массу 9,6*10⁵ D, составляет 5 - 10% всех сывороточных иммуноглобулинов. Иммуноглобулины М по своей структуре являются наиболее крупномолекулярными -- их молекула состоит из пяти мономеров, соединенных специальной связью в единую структурную форму, т. е. имеет десять активных центров.

Мы уже писали, что в организме человека IgM определяются еще до встречи с антигена или в очаг инфекции и активация фагоцитоза. Опсонизируя антигенную нагрузку, а с другой стороны, опсонизируя возбудитель -- антигена. Это ведет к образованию крупных иммунных комплексов и способствует более быстрому выведению антигена с соблюдением определенного интервала, иногда до 30--35 дней. Характер процессов, происходящих на каждом этапе формирования иммунитета, влияет на конечный результат иммунизации, т. е. на завершенность иммунного ответа, его полноценность и появление клеток иммунологической памяти. Эти обстоятельства явились обоснованием схем иммунизации -- доз антигенов и особенности вызываемых ими процессов. Изменения разработанных и обоснованных схем иммунизации, если это не оправдано иммунологически, могут привести к нарушению синтеза Ig и формирования клеток иммунологической памяти, а, следовательно, и всего эффекта иммунизации, вплоть до его "извращения" -- сенсибилизации.

Уровень IgG в организме регулируется двояко: антигенам обнаружен у 15% вполне здоровых лиц.

Иммуноглобулин Е не связывает комплемент, не проходит через плаценту; быстро и прочно связывается с тканевыми базофилами и с Fc-рецепторами на других "клетках воспаления". В результате взаимодействия фиксированного на поверхности этих клеток IgE со специфическим антигенов на слизистой оболочке.

Иммуноглобулин Е продуцируется плазматическими клетками селезенки, миндалин, аденоидов, слизистых оболочек дыхательных путей, желудка и кишок. Продукция IgE начинается у плода очень рано. В отличие от других иммуноглобулинов, IgE термолабилен (разрушается при 56 °С). Одна из защитных функций IgE-- участие в иммунитете против гельминтов.

Представление о том, что IgE в основном являются причиной многих аллергических заболеваний, не полностью отражает их значение в физиологии и патологии иммунологических процессов. На самом деле IgE, которые действительно участвуют в развитии ряда аллергических реакций, вместе с тем представляют одну из главных линий защиты именно слизистых оболочек, контактирующих с окружающей средой, -- верхних и нижних отделов дыхательных путей, кишок.

Инфекционные агенты или чужеродные вещества, прорвавшие "первую линию обороны", которую осуществляют, как правило, IgA, связываются специфическим IgE на поверхности тканевых базофилов. Результатом этого взаимодействия является следующий этап защиты -- высвобождение из тканевых базофилов, эозинофилов и базофилов крови вазоактивных аминов и веществ, которые обладают хемотаксической активностью. Это усиливает приток в очаг воспаления других защитных факторов, клеточных и гуморальных: IgG, комплемента, миграцию нейтрофилов, эозинофилов и т. д.

ИММУНОГЛОБУЛИН D

Иммуноглобулин D был обнаружен в 1965 г. в виде миеломного белка. Он имеет молекулярную массу 1,8*10⁵ D, концентрация в сыворотке крови в среднем составляет от 3 до 170 мг/л, период полужизни-- 3 дня (см. табл. 3). IgD не связывает комплемент, не проходит через плаценту, не обладает тропностью к тканям. По современным данным, IgD может выполнять роль антигенораспознающего рецептора В-лимфоцитов и играть важную роль в процессе их дифференцировки под влиянием антигенной специфичностью какого-либо одного Ig, синтезируемого одним клоном лимфоидных клеток определенного индивида. Идиотипические различия обусловлены индивидуальной последовательностью расположения аминокислот в вариабельных участках легких и тяжелых цепей, и. как считается, отражают антигена и образование иммунного комплекса (ИК), представляющее собой физиологический процесс, перманентно протекающий в организме человека и направленный на поддержание постоянства его внутренней среды. Образование ИК -- один из компонентов нормального иммунного ответа. Оно должно заканчиваться нейтрализацией или элиминацией антигена, входящих в состав ИК, а также от их соотношения. Особенности ИК зависят от свойств антител (класс, аффинность, валентность, способность связывать комплемент, скорость синтеза) и антигенных детерминант).

Важной характеристикой ИК является их величина. Установлено, что ИК, образованные при избытке антител, хотя и способны связывать комплемент, однако имеют большие размеры, нерастворимы, быстро фагоцитируются, обладают ограниченной патогенностью. Наибольшим патологическим потенциалом обладают растворимые ИК средних размеров, сформированные при некотором избытке антигенемии и длительность персистенции антиген длительное время циркулирует в организме (хроническая инфекция, ауто антиген ), то поддерживаются условия для продолжительного формирования ИК и поражения тканей-мишеней.

Способность активировать систему комплемента и взаимодействовать с рецепторами к Fc-фрагменту, расположенными на мембране различных клеток, является важнейшей способностью ИК, определяющей их роль в развитии воспаления и регуляции функциональной активности иммунной системы.

Роль комплемента в развитии иммунокомплексного процесса двояка. С одной стороны, активация иммунными комплексами системы комплемента сопровождается описанными выше биологическими изменениями и является ведущим фактором развития иммунного воспаления. С другой стороны, комплемент способен растворять ИК, приводить даже к исчезновению комплексов, отложившихся в тканях. Возможно, это объясняется тем, что при включении СЗЬ в решетку ИК не только изменяются первичные связи антигеном выделяется содержимое гранул базофильных гранулоцитов: гистамин, гепарин, медленно реагирующая субстанция анафилаксии, анафилаксический фактор хемотаксиса эозинофильных гранулоцитов и фактор, активирующий тромбоциты. Эти изменения способствуют повышению сосудистой проницаемости, вследствие чего создаются благоприятные условия для отложения ИК в тканях.