Где синтезируются антитела

Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) — вид белковых соединений плазмы крови, синтезирующихся плазматическими клетками в организме человека и других теплокровных животных в ответ на попадание в него чужеродных или потенциально опасных веществ (это молекулы из бактерий или вирусов, белковые токсины и т.п вещества, которые в соответствии с их ролью в имунном ответе называют антигенами). Для каждого антигена из В-лимфоцитов формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела прикрепляются к антигенам, связываясь с определённым эпитопом — характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной цепи антигена. Антитела выполняют две функции: антиген-связывающую, то есть прямо мешают антигену приносить вред, и эффекторную, то есть вызывают тот или иной иммунный ответ, например, запускают классическую схему активации комплемента.

Содержание

Антитела являются особым классом гликопротеинов, имеющихся как в сыворотке крови, так и на поверхности B-лимфоцитов в виде мембраносвязанных рецепторов. Антитела состоят из двух лёгких и двух тяжёлых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов антител (иммуноглобулинов) — IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжёлых цепей и по выполняемым эффекторным функциям.

Антитела являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета.

История изучения [ править | править код ]

Самое первое антитело было обнаружено Берингом и Китазато в 1890 году, однако в то время о природе обнаруженного столбнячного антитоксина, кроме его специфичности и его присутствия в сыворотке иммунного животного, ничего определённого сказать было нельзя. Только с 1937 года — исследований Тиселиуса и Кабата, началось изучение молекулярной природы антител. Авторы использовали метод электрофореза белков и продемонстрировали увеличение гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови иммунизированных животных. Адсорбция сыворотки антигеном, который был взят для иммунизации, снижала количество белка в данной фракции до уровня интактных животных.

Строение антител [ править | править код ]

Антитела являются относительно крупными (

150 кДа — IgG) гликопротеинами, имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжёлых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из V_H, C_Н1, шарнира, C_H2- и C_H3-доменов) и из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из V_L— и C_L— доменов). К тяжёлым 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 тяжёлых цепей (α-, γ-, δ-, ε- и μ-цепи) и два типа лёгких цепей (κ-цепь и λ-цепь).

Классификация по тяжёлым цепям [ править | править код ]

Различают пять классов (изотипов) иммуноглобулинов, различающихся:

Класс IgG классифицируют на четыре подкласса (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), класс IgA — на два подкласса (IgA1, IgA2). Все классы и подклассы составляют девять изотипов, которые присутствуют в норме у всех индивидов. Каждый изотип определяется последовательностью аминокислот константной области тяжёлой цепи.

Функции антител [ править | править код ]

Иммуноглобулины всех изотипов бифункциональны. Это означает, что иммуноглобулин любого типа распознает и связывает антиген, зачастую нейтрализуя его вред для организма, а затем активирует эффекторные механизмы иммунитета на борьбу с источником этих антигенов.

Одна область молекулы антител (Fab) определяет её 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.

• IgG (молекулярная масса 146 кДа) 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) является единственной фракцией иммуноглобулинов, способной к транспорту через плацентарный барьер и тем самым обеспечивающей иммунитет плода и новорождённого. В составе IgG 2-3 % углеводов; два антигенсвязывающих F_ab-фрагмента и один F_C-фрагмент. F_ab-фрагмент (50-52 кДа) состоит из целой L-цепи и N-концевой половины H-цепи, соединённых между собой дисульфидной связью, тогда как F_C-фрагмент (48 кДа) образован C-концевыми половинами H-цепей. Всего в молекуле IgG 12 доменов (участки, сформированные из β-структуры и α-спиралей полипептидных цепей Ig в виде неупорядоченных образований, связанных между собой дисульфидными мостиками аминокислотных остатков внутри каждой цепи): по 4 на тяжёлых и по 2 на лёгких цепях.
• IgM (молекулярная масса 970 кДа, наиболее крупные иммуноглобулины) появляются при первичном иммунном ответе B-лимфоцитами на ранее неизвестный антиген. Составляют до 10 % фракции иммуноглобулинов. Представляют собой пентамер основной четырёхцепочечной единицы, содержащей две μ-цепи. При этом каждый пентамер содержит одну копию полипептида с J-цепью (20 кДа), который синтезируется антителообразующей клеткой и ковалентно связывается между двумя соседними F_C-фрагментами иммуноглобулина. Содержат 10-12 % углеводов. Образование IgM происходит ещё в пре-B-лимфоцитах, в которых первично синтезируются из μ-цепи; синтез лёгких цепей в пре-B-клетках обеспечивает их связывание с μ-цепями, в результате образуются функционально активные IgM, которые встраиваются в поверхностные структуры плазматической мембраны, выполняя роль антиген-распознающего рецептора; с этого момента клетки пре-B-лимфоцитов становятся зрелыми и способны участвовать в иммунном ответе.
• IgA (молекулярная масса 500 кДа). Основной функцией IgA является защита слизистых оболочек дыхательных, мочеполовых путей и желудочно-кишечного тракта от инфекций. Синтезируются в основном плазматическими клетками слизистых оболочек в ответ на местное воздействие антигена. Время их полужизни — 6-7 суток. В организме человека IgA существует в двух формах — сывороточной и секреторной. Секреторный IgA представлен в димерной форме в комплексе с секреторным компонентом, содержится в серозно-слизистых секретах (например в слюне, слезах, молозиве, молоке, отделяемом слизистой оболочки мочеполовой и респираторной системы). Сывороточный IgA составляет 15-20 % всей фракции иммуноглобулинов, при этом 80 % молекул IgA представлено в мономерной форме у человека. Содержит 10-12 % углеводов.
• IgD (молекулярная масса 175 кДа) составляет менее одного процента фракции иммуноглобулинов плазмы, содержится в основном на мембране некоторых В-лимфоцитов. Функции до конца не выяснены, предположительно является антигенным рецептором с высоким содержанием связанных с белком углеводов для В-лимфоцитов, ещё не представлявшихся антигену.
• IgE (молекулярная масса 200 кДа) в свободном виде в плазме почти отсутствует. Способен осуществлять защитную функцию в организме от действия паразитарных инфекций, обуславливает многие аллергические реакции. Механизм действия IgE проявляется через связывание с высоким сродством (10 −10 М) с поверхностными структурами базофилов и тучных клеток, с последующим присоединением к ним антигена, вызывая дегрануляцию и выброс в кровь высоко активных аминов (гистамина и серотонина — медиаторов воспаления), на чём основано применение аллергических диагностических проб.
• IgY обнаружены в крови кур и яичном желтке.

По мере созревания В-клетки переключаются от синтеза IgM и IgD на синтез IgG, IgA, IgE (при этом у клеток сохраняется способность синтезировать также IgM и IgD — вплоть до трёх классов одновременно). При переключении синтеза изотипов антигенная специфичность антител сохраняется.

Классификация по антигенам [ править | править код ]

• антиинфекционные или антипаразитарные антитела, вызывающие непосредственную гибель или нарушение жизнедеятельности возбудителя инфекции либо паразита
• антитоксические антитела, не вызывающие гибели самого возбудителя или паразита, но обезвреживающие вырабатываемые им токсины.
• так называемые «антитела-свидетели заболевания», наличие которых в организме сигнализирует о знакомстве иммунной системы с данным возбудителем в прошлом или о текущем инфицировании этим возбудителем, 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).
• аутоагрессивные антитела, или аутологичные антитела, аутоантитела — антитела, 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).
• антиидиотипические антитела — антитела против антител, вырабатываемых самим же организмом. Причём эти антитела действуют не «вообще» против молекулы данного антитела, а именно против рабочего, «распознающего» участка антитела, так называемого идиотипа. 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. 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.

Специфичность антител [ править | править код ]

Клонально-селекционная теория имеет в виду то, что каждый лимфоцит синтезирует антитела только одной определённой специфичности. И эти антитела располагаются на поверхности этого лимфоцита в качестве рецепторов.

Как показывают опыты, все поверхностные иммуноглобулины клетки имеют одинаковый идиотип: когда растворимый антиген, похожий на полимеризованный флагеллин, связывается со специфической клеткой, то все иммуноглобулины клеточной поверхности связываются с данным антигеном и они имеют одинаковую специфичность то есть одинаковый идиотип.

Антиген связывается с рецепторами, затем избирательно активирует клетку с образованием большого количества антител. И так как клетка синтезирует антитела только одной специфичности, то эта специфичность должна совпадать со специфичностью начального поверхностного рецептора.

Специфичность взаимодействия антител с антигенами не абсолютна, они могут в разной степени перекрестно реагировать с другими антигенами. Антисыворотка, полученная к одному антигену, может реагировать с родственным антигеном, несущим одну или несколько одинаковых или похожих детерминант. Поэтому каждое антитело может реагировать не только с антигеном, который вызвал его образование, но и с другими, иногда совершенно неродственными молекулами. Специфичность антител определяется аминокислотной последовательностью их вариабельных областей.

1. Антитела и лимфоциты с нужной специфичностью уже существуют в организме до первого контакта с антигеном.
2. Лимфоциты, которые участвуют в иммунном ответе, имеют антигенспецифические рецепторы на поверхности своей мембраны. У B-лимфоцитов рецепторы- молекулы той же специфичности, что и антитела, которые лимфоциты впоследствии продуцируют и секретируют.
3. Любой лимфоцит несёт на своей поверхности рецепторы только одной специфичности.
4. Лимфоциты, имеющие антиген, проходят стадию пролиферации и формируют большой клон плазматических клеток . Плазматические клетки синтезируют антитела только той специфичности, на которую был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Сигналами к пролиферации служат цитокины, которые выделяются другими клетками. Лимфоциты могут сами выделять цитокины.

Вариабельность антител [ править | править код ]

Антитела являются чрезвычайно вариабельными (в организме одного человека может существовать до 10 8 вариантов антител). Всё разнообразие антител проистекает из вариабельности как тяжёлых цепей, так и лёгких цепей. У антител, вырабатываемых тем или иным организмом в ответ на те или иные антигены, выделяют:

• Изотипическая вариабельность — проявляется в наличии классов антител (изотипов), различающихся по строению тяжёлых цепей и олигомерностью, вырабатываемых всеми организмами данного вида;
• Аллотипическая вариабельность — проявляется на индивидуальном уровне в пределах данного вида в виде вариабельности аллелей иммуноглобулинов — является генетически детерминированным отличием данного организма от другого;
• Идиотипическая вариабельность — проявляется в различии аминокислотного состава антиген-связывающего участка. Это касается вариабельных и гипервариабельных доменов тяжёлой и лёгкой цепей, непосредственно контактирующих с антигеном.

Контроль пролиферации [ править | править код ]

Наиболее эффективный контролирующий механизм заключается в том, что продукт реакции одновременно служит её ингибитором. Этот тип отрицательной обратной связи имеет место при образовании антител. Действие антител нельзя объяснить просто нейтрализацией антигена, потому что целые молекулы IgG подавляют синтез антител намного эффективнее, чем F(ab’)2 -фрагменты. Предполагают, что блокада продуктивной фазы T-зависимого B-клеточного ответа возникает в результате образования перекрестных связей между антигеном, IgG и Fc — рецепторами на поверхности B-клеток. Инъекция IgM усиливает иммунный ответ. Так как антитела именно этого изотипа появляются первыми после введения антигена, то на ранней стадии иммунного ответа им приписывается усиливающая роль.

Антитела присутствуют в каждом организме как иммунный ответ на различные воздействия. Они вырабатываются лимфоцитами в случае необходимости, и по их количеству и классу можно судить о наличии того или иного заболевания.

Однако антитела важны не только в диагностических целях, они отвечают за работу иммунитета. Именно эта их функция используется во время вакцинации. С течением жизни человек накапливает в крови те или иные антитела, что и составляет его иммунитет. Для стимуляции выработки определенного вида антител используются вакцины.

Антитела: что это такое, группы и их действие

Антитела – специфические белки в крови, которые связывают антигены

Антитела представляют собой белковые соединения, которые являются частью иммунной системы человека. Для самого организма это своего рода защита, а в лабораторном исследовании – маркеры определенных заболеваний. Первые антитела вырабатываются еще в утробе. Они передаются ребенку от матери, но их немного. После рождения ребенок постоянно сталкивается с враждебной средой, вырабатывая все новые антитела. Этот процесс может продолжаться в течение всей жизни.

Действие антител основывается на связывании цепочки «антиген-антитело». Антиген того или иного возбудителя заболевания попадает в кровь, провоцируя выработку антител определенного класса. Для выработки определенных антител в течение жизни человеку делают различные прививки. Суть вакцинации заключается во введении определенного количества антигена, который провоцирует выработку тех или иных антител в количестве, достаточном для формирования иммунитета. Они остаются в организме человека в течение всей жизни, защищая его от заражения.

Выработка антител того или иного класса зависит не только от самого заболевания, но и его этапа: одни антитела вырабатываются сразу же после заражения, другие – только после окончания инкубационного периода:

1. Класс G. Этот класс указывает на выработку стойкого иммунитета к возбудителю. Антитела класса G начинают вырабатываться через 2-3 недели после начала заболевания и могут сохраняться в организме всю жизнь, не указывая при этом на наличие самого возбудителя.
2. Класс Е. Антитела, которые вырабатываются при аллергических реакциях атопического типа (обычно кожные реакции, отеки, зуд, аллергический ринит), а также при паразитарных поражениях.
3. Класс А. Этот класс иммуноглобулинов вырабатывается в случае возникновения различных респираторных инфекций и при поражениях печени различной этиологии (вирусные гепатиты, цирроз, алкоголизм). Они появляются в крови через 1-2 недели после возникновения инфекции и исчезают примерно через 2-3 месяца. Есть уровень IgA остается прежним, это говорит о хронической форме заболевания.
4. Класс М. Антитела, которые вырабатываются самыми первыми при инфекциях и снижаются в течение месяца после начала заболевания.
5. Класс D. Этот класс иммуноглобулинов еще мало изучен и пока не используется в диагностических целях.

Где и как вырабатываются антитела? О чем они говорят?

Антитела вырабатываются лимфоцитами!

Антитела вырабатываются иммунными клетками под названием В-лимфоциты. Антитела содержатся в мембране этих клеток и в самой сыворотке крови. В случае возникновения инфекции антитела начинают поступать в кровь, познавая те или иные антигены и подавая сигнал иммунной системе.

Иммунологический анализ определяет не только класс антител, но и их количество. Это позволяет выявить определенные заболевания и даже примерный срок заражения:

• Вирусные и бактериальные инфекции. С помощью антител можно определить наличие той или иной инфекции, причем инфекция может быть совершенно различной: туберкулез, пневмония, герпес, ВИЧ и т.д. К определенному антигену вырабатывается свой иммуноглобулин, который и провоцирует иммунный ответ.
• Аллергии. Для определения аллергии существуют кожные пробы и иные тесты, но анализ на иммуноглобулины позволяет выявить вероятность появления аллергических реакций еще до того, как они проявятся. Этот анализ используют для обследования людей, с наследственной предрасположенностью к аллергии, чтобы узнать вероятность ее возникновения.
• Паразитарные инфекции. Анализ кала на гельминты не всегда эффективен, так как яйца глистов не всегда обнаруживаются в кале. Анализ крови в этом случае куда более информативен. Он показывает повышенное количество иммуноглобулина Е в плазме крови, что говорит о том, что паразитарная инфекция в организме присутствует.
• Половые инфекции. С помощью антител можно определить также различные половые инфекции: микоплазму, токсоплазму, уреаплазму, сифилис и другие. Именно ИФА (иммуноферментный анализ) является наиболее информативным в плане диагностирования всех существующих ЗППП.
• Заболевания щитовидной железы. Для определения заболеваний щитовидной железы определяют количество антител к тиреоглобулину, специфическому белку, вырабатываемому щитовидной железой.
• Аутоиммунные заболевания. Антитела являются показателем большинства аутоиммунных заболеваний. Они называются аутоантителами, то есть это те иммуноглобулины, которые выбрасываются в кровь в ответ не на внешний раздражитель, а на собственные клетки организма. Антигенами в этом случае могут выступать какие-либо соединения, липиды, гормоны и т.д.

Анализ крови на антитела, его расшифровка

Анализ крови на антитела назначается с целью выяснения состояния иммунитета человека

Анализ крови на антитела сдается из вены. Эта процедура стандартная, проводится быстро и безболезненно. Небольшая подготовка к сдаче анализа требуется. Например, накануне не рекомендуется употреблять жирную и жареную, острую пищу, алкоголь, так как это может повлиять не только на состав крови, но и свертываемость. Если кровь быстро свернется или сыворотка окажется мутной, обследование провести будет невозможно.

Перед сдачей анализа нужно отменить все препараты, но с разрешения врача. Если прием некоторых препаратов обязателен, это учитывается при расшифровке анализа.

Некоторые антитела чувствительны к эмоциональным и физическим напряжениям, поэтому перед сдачей крови желательно избегать стрессов и занятий спортом. Утреннюю зарядку также делать нежелательно, а перед входом в лабораторию нужно немного посидеть и отдышаться.

Расшифровкой должен заниматься врач, так как наличие некоторых антител трактуется по-разному, может потребоваться дополнительное обследование.

• IgA. В норме он присутствует в крови в небольших количествах, не более 3,5 г/л. Если количество этого иммуноглобулина значительно повышается, можно говорить о наличии инфекции. Среди возможных заболеваний: туберкулез, гепатит, цирроз, заболевания ЖКТ, инфекции дыхательных путей. Чтобы уточнить диагноз, собирают анамнез и проводят другие тесты. Пониженное количество IgA встречается при приеме некоторых препаратов, подавляющих иммунитет, при раке крови, облучении.
• IgE. Уровень этого иммуноглобулина нестабилен. Она может повышаться при аллергии или глистных инвазиях, а может оставаться на прежнем уровне, что не отрицает возможность аллергии и паразитарной инфекции.
• IgM. Эти иммуноглобулины вырабатываются в больших количествах при заболеваниях ЖКТ, инфекциях, дыхательных путей, поражениях печени, паразитарных инфекциях, а во время беременности указывают на возможность внутриутробного инфицирования.
• IgG. У взрослого человека эти антитела присутствует в сыворотке крови в количестве 7-18 г/л. Это показатель наличия иммунитета к тому или иному заболеванию, но повышение уровня этих иммуноглобулинов может указывать и на такие заболевания, как туберкулез, аутоиммунные заболевания, ВИЧ. Снижение уровня IgG встречается при онкологии, аллергических реакциях.

Антигены и антитела

Антигены — это вещества, чужеродные для организма, вызывающие образование антител

Организм начинает вырабатывать антитела на любой антиген, который сочтет враждебным. В зависимости от самого антигена отличаются и иммуноглобулины, атакующие его.

Не все антитела способны атаковать антиген, некоторые служат исключительно для распознавания враждебных клеток и активизации иммунной реакции. Антитело вступает в реакцию с антигеном, что провоцирует выброс определенных веществ, выполняющих защитную функцию в организме.

Если говорить о цепочке «антиген-антитело», то существует другая классификация антител:

1. Антитела к белкам щитовидной железы. В крови обнаруживают антитела к рецепторам ТТГ и различным белкам, вырабатываемым щитовидной железой. Как правило, это указывает на тиреотоксикоз – синдром, связанный с гиперфункцией щитовидной железы, когда выработка гормонов идет слишком активно.
2. Антиспермальные антитела. Это явление носит также название «иммунологическое бесплодие». Оно может быть выявлено как у мужчин, так и у женщин. Иммунитет распознает сперматозоиды как враждебные клетки и атакует их, что исключает зачатие.
3. Антитела к ядерным антигенам. Это специфические антитела, которые атакуют собственные клетки организма, распознавая их как антигены, что является причиной неизлечимых аутоиммунных заболеваний.
4. Антитела к инсулину. Это разновидность аутоантител, которые связываются с инсулином, вызывая реакцию организма на него, что встречается при врожденном сахарном диабете.
5. Антитела к резус-фактору. Часто этот анализ проводится во время беременности у женщин с отрицательным резус-фактором. Если количество антител в крови велико, значит организм матери воспринимает клетки ребенка как враждебные и борется с ними.
6. Антитела к двухспиральной ДНК. Встречаются при системной красной волчанке. Это антитела, которые направлены против собственной цепочки ДНК, что приводит к разрушению организма.

Больше информации о том, что такое антитела и антигены можно узнать из видео: