Антитела классификация строение. Антитела организма. Места образования антител. Выделение антител и их очистка
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:
– сывороточные (в крови);
– 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.
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.
Антитела (иммуноглобулины)
Антитела или иммуноглобулины – это растворимые гликопротеины человека и теплокровных животных, присутствующие в сыворотке крови (составляют около 30% всех белков сыворотки крови), тканевой и других жидкостях или на мембране некоторых типов клеток (В-лимфоциты) и участвующие в распознавании и нейтрализации чужеродных объектов (антигенов), например, бактерий и вирусов. Иммуноглобулины специфично распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом – характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной последовательностью антигена. Впервые они были обнаружены в 1890 г. Берингом и Китасато. Различают поликлональные (производятся разными клетками) и моноклональные (потомки одной клетки) антитела.
К свойствам антител относят:
- аффинность – сродство к антигену, сила взаимодействия антитела с антигеном. Определяется через KA или KD. Высокоаффинные антитела имеют KD ≈ 10 9 -10 11 M -1
- специфичность – взаимодействие антитела с определенным эпитопом антигена
- бифункциональность – распознавание и связывание антигена, и выполнение эффекторных функций
В связи с этим, антитела, выполняющие антиген-распознающую, антиген-связывающую и ряд эффекторных функций, являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета (Табл.1).
Табл.1. Классификация антител млекопитающих в зависимости от выполняемых эффекторных функций, строения и аминокислотного состава тяжёлых цепей.
Виды антител и их синтез.
Синтез молекул иммуноглобулинов осуществляется в плазматических клетках. Тяжелые и легкие цепи молекулы синтезируются на разных хромосомах и кодируются разными наборами генов. Динамика выработки антител в ответ на антигенный стимул зависит от того, впервые или повторно организм сталкивается с данным антигеном. При первичном иммунном ответе появлению антител в крови предшествует латентный период продолжительностью 3—4 дня. Первые образующиеся иммуноглобулины принадлежат к lgM. Затем количество антител резко возрастает и происходит переключение синтеза с lgM- на lgG-антитела. Максимум содержания антител в крови приходится на 7—11-е сутки, после чего их количество постепенно снижается. Для вторичного иммунного ответа характерны укороченный латентный период, более быстрое нарастание титров антител и большее их максимальное значение. Характерно образование сразу lgG-антител. Способность к иммунному ответу по вторичному типу сохраняется в течение многих лет и представляет собой проявление иммунологической памяти, примерами которой может служить иммунитет против кори и оспы.
Выделение антител и их очистка.
Различают неспецифические и специфические методы выделения антител. К неспецифическим относят методы фракционирования иммунных сывороток, в результате которых получают фракции, обогащенные антитела, чаще всего фракцию lgG-антител. К ним относятся высаливание иммуноглобулинов сульфатом аммония или сернокислым натрием, осаждение иммуноглобулинов спиртом, методы препаративного электрофореза и ионообменной хроматографии и гель-хроматографии. Специфическая очистка основана на выделении антител из комплекса с антигеном и приводит к получению иммуноглобулинов одной специфичности, но гетерогенных по физико-химическим свойствам. Процедура состоит из следующих этапов: получение специфического преципитата (комплекса антиген — антитело) и отмывка его от остальных компонентов сыворотки; диссоциация преципитата; отделение антител от антигена на основе различий в их молекулярной массе, заряде и других физико-химических свойств. Для специфического выделения антител широко используют иммуносорбенты — нерастворимые носители, на которых фиксирован антиген. В этом случае процедура получения иммуноглобулинов значительно упрощается и включает пропускание иммунной сыворотки через колонку с иммуносорбентом, отмывку иммуносорбента от не связавшихся белков сыворотки, элюцию фиксированного на иммуносорбенте антитела при низких значениях рН и удаление диссоциирующего агента путем диализа.
Компания Биалекса производит и продаёт высокочувствительные моноклональные антитела, антигены, конъюгаты и аффинные носители для in vitro диагностики и научных исследований. В нашем каталоге, включающем более 300 наименований, Вы найдёте полный ассортимент продуктов по следующим направлениям иммунодиагностики: сердечно-сосудистые заболевания, ветеринария, гормоны, иммунология, инфекционные и вирусные заболевания, свёртывание крови, анемия, фертильность и репродукция.
Рекомендованные пары антител проходят предварительную стадию тестирования с клиническими образцами. Антитела и антигены надёжно работают в целом ряде иммунохимических методов, таких как: прямой и непрямой иммуноанализ (ELISA), иммуноанализ сэндвич-типа, вестерн-блоттинг, иммунопреципитация, иммунохроматография, иммунофлуоресценция и иммуноцитохимическое окрашивание.
Антитела, строение, классификация
Антитела – это глобулины сыворотки крови человека и животных, образующиеся в ответ на попадание в организм различных антигенов. Обозначаются как Ig. Синтезируются β-лимфоцитами.
Молекулы Ig состоят из 2-х пар полипептидных цепей: две тяжелые (Н), две легкие (L). H и L соединены между собой дисульфидными связями.
Вторичная структура полипептидных цепей Ig имеет доменное строение: отдельные участки цепи свернуты в глобулы (домены), соединенные линейными фрагментами. Домены стабилизированы внутренней дисульфидной связью. Доменов в тяжелой цепи равно 4-5, а в легкой – 2. Каждый домен состоит из примерно 110 аминокислотных остатков.
В зависимости от строения тяжелой цепи различают 5 классов иммуноглобулинов:
1. IgG. Составляют 70-80% всех иммуноглобулинов в плазме крови. Проходят через плацентарный барьер. Обеспечивают иммунитет новорожденного в первые 3-4 месяца жизни.
2. IgM. Составляют 5-10%. Представляет собой наиболее крупную молекулу из всех иммуноглобулинов. Он первым синтезируется в организме новорожденного. Не проходит через плацентарный барьер.
3. IgA. Существует в сывороточной и секреторной формах. В сыворотке на их долю приходится 10-15%. Около 60% IgA содержится в секретах слизистых оболочек. Препятствуют адгезии микроорганизмов на эпителии и генерализации инфекции в пределах слизистых оболочек.
4. IgE – реагины. Их содержание в сыворотке 0,002%. Они участвуют в развитии аллергических реакций первого типа. Не проходят через плацентарный барьер.
5. IgD. Их количество в сыворотке 0,2%. Является предшественником рецепторов в- лимфоцитов.
3. Генетические болезни при аномалии половых хромосом – синдром Шерешевского –Тернера, синдром Клайнфельтера
– Хромосомное заболевание, обусловленное количественными аномалиями хромосом.
– Болеют только девочки.
Основой развития этого заболевания служит нарушение расхождения половых хромосом. Типичные клинические проявления связывают с кариотипом 45X0. При этом синдроме возможны различные варианты мозаицизма (45Х0/46ХY; 45Х0/47ХХХ и др.). Частота рождения больных составляет 1 из 3000.
Масса тела детей при рождении снижена, отмечается лимфатический отек стоп, голеней, кистей рук, низкий рост волос на шее. Крыловидная складка на боковой поверхности шеи. В течение первого года жизни ребенок плохо набирает длину тела. Отставание в росте особенно заметно в возрасте 9—10 лет, а взрослые женщины имеют длину тела от 114 до 145 см. Аномалии развития скелета становятся более заметными с возрастом ребенка (короткая шея, широкая и короткая грудная клетка, грудина часто деформирована, избыточное разгибание локтевых и коленных суставов, укорочение 4 — 5-го пальцев на руках, широко расставленные соски). На коже имеется множество пигментных пятен, витилиго. Выявляется своеобразная структура лица: микрогнатия, птоз, эпикант, низкорасположенные и деформированные ушные раковины, высокое твердое небо. У таких больных можно выявить косоглазие, катаракту, миопию, нарушение цветовых восприятий. Отмечается склонность к заболеваниям носоглотки, отиту.
В период полового созревания не появляются вторичные половые признаки, наружные половые органы инфантильные, недоразвитые влагалище и матка. Менструаций нет, больные бесплодны. Психическое развитие страдает в меньшей степени. Средняя продолжительность жизни таких„больных близка к норме.
studopedia.org – Студопедия.Орг – 2014-2020 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) . 
ЛЕКЦИЯ № 12. Антитела
ЛЕКЦИЯ № 12. Антитела
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.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
