Immunoglobuliny, zwane także przeciwciałami, to cząsteczki glikoproteiny, które stanowią ważną część układu odpornościowego. Część odpowiedzialnego za zwalczanie chorób zakaźnych i na ogół obcych „inwazji”. Często określane skrótem „Ig” przeciwciała znajdują się we krwi i innych płynach ustrojowych ludzi i innych zwierząt kręgowych.
Pomagają identyfikować i niszczyć obce substancje, takie jak drobnoustroje (np. bakterie, pasożyty pierwotniakowe i wirusy). Immunoglobuliny dzieli się na pięć kategorii: IgA, IgD, IgE, IgG i IgM. Jedynie IgA, IgG i IgM znajdują się w znaczących ilościach w ludzkim ciele. Wszystkie są ważnymi czynnikami wpływającymi na ludzką odpowiedź immunologiczną.
Ogólne właściwości immunoglobulin
Immunoglobuliny są wytwarzane przez limfocyty B, które są klasą leukocytów (białych krwinek). Są to symetryczne cząsteczki w kształcie litery Y. Składają się z dwóch dłuższych łańcuchów ciężkich (H) i dwóch krótszych łańcuchów lekkich (L). Schematycznie, „rdzeń” Y zawiera dwa łańcuchy L, które rozdzielają się w przybliżeniu w połowie od dolnej do górnej części cząsteczki immunoglobuliny i rozchodzą się pod kątem w przybliżeniu 90 stopni.
Dwa łańcuchy L biegną wzdłuż zewnętrznych ramion Y lub odcinków łańcuchów H powyżej punktu podziału. Zatem zarówno łodyga (dwa łańcuchy H), jak i oba ramiona (jeden łańcuch H, jeden łańcuch L) składają się z dwóch równoległych łańcuchów. Łańcuchy L występują w dwóch typach: kappa i lambda. Wszystkie te łańcuchy oddziałują ze sobą poprzez wiązania dwusiarczkowe (S-S) lub wiązania wodorowe.
Immunoglobuliny można również podzielić na stałe (C) i zmienne (V) porcje. Część C przenosi bezpośrednie działania, w których uczestniczą wszystkie lub większość immunoglobulin. Podczas gdy obszary V wiążą się ze specyficznymi antygenami (tj. białkami, które sygnalizują obecność określonej bakterii, wirusa lub innej obcej cząsteczki lub jednostki). Ramiona przeciwciał są formalnie nazywane regionami Fab, gdzie „Fab” oznacza „fragment wiążący antygen”; część V tego obejmuje tylko pierwsze 110 aminokwasów regionu Fab, a nie całą rzecz, ponieważ części ramion Fab najbliżej punktu rozgałęzienia Y są dość stałe między różnymi przeciwciałami i są uważane za część C region.
Przykładowo, kluczyk samochodowy, który ma część wspólną dla większości kluczy, niezależnie od tego, w jakim konkretnym pojeździe ma działać dany klucz (np. część, którą trzymasz w ręce podczas używania) oraz część, która jest specyficzna tylko dla danego pojazdu- część uchwytowa może być porównywana do składnika C przeciwciała i wyspecjalizowanej części do składnika V.
Funkcje regionów stałych i zmiennych immunoglobulin
Część składnika C znajdująca się poniżej gałęzi Y, zwana regionem Fc, może być uważana za mózg operacji przeciwciała. Bez względu na to, jaki region V jest przeznaczony do wykonania w danym typie przeciwciała, region C kontroluje egzekucje jego funkcji. Region C IgG i IgM aktywuje szlak dopełniacza, który jest zbiorem nieswoistych odpowiedzi immunologicznych „pierwszej linii obrony” związanych z zapaleniem, fagocytozą (w której wyspecjalizowane komórki fizycznie pochłaniają ciała obce) i degradacją komórek.
C IgG wiąże się z tymi fagocytami, jak również z komórkami „naturalnego zabójcy” (NK); region C IgE wiąże się z komórkami tucznymi, bazofilami i eozynofilami. Jeśli chodzi o konkretny region V, ten bardzo zmienny pasek cząsteczki immunoglobuliny sam się dzieli na hiperzmienne i zrębowe regiony. Różnorodność w hiperzmiennej przyczynie, jak prawdopodobnie sugeruje twoja intuicja, jest odpowiedzialna za zadziwiający zakres antygenów, które immunoglobuliny są w stanie rozpoznać, klucz w zamku.
Immunoglobuliny IgA
IgA odpowiada za około 15% przeciwciał w ludzkim systemie, co czyni go drugim najpowszechniejszym typem immunoglobuliny. Tylko około 6% znajduje się w surowicy krwi. Występuje w postaci monomerycznej w surowicy – czyli jako pojedyncza cząsteczka w kształcie litery Y, jak opisano powyżej. W jego sekrecji istnieje jednak jako dimer lub dwa z połączonych ze sobą monomerów Y. W rzeczywistości postać dimeryczna jest bardziej powszechna, ponieważ IgA występuje w wielu różnych biologicznych wydzielinach, w tym w mleku, ślinie, łzach i śluzie.
Zwykle jest niespecyficzny pod względem rodzajów zagranicznych obecności, do których jest skierowany. Jego obecność na błonach śluzowych sprawia, że jest to ważny strażnik w miejscach wrażliwych fizycznie lub w miejscach, w których drobnoustroje mogą z łatwością znaleźć głębiej w ciele. IgA ma okres półtrwania wynoszący pięć dni. Postać wydzielnicza w postaci czterech miejsc, w których można związać antygeny, dwa na monomer Y.
Są one właściwie nazywane miejscami wiązania epitopów, ponieważ epitop jest specyficzną częścią każdego najeźdźcy, który wywołuje reakcję immunologiczną. Ponieważ znajduje się w błonach śluzowych, które są narażone na wysoki poziom enzymów trawiennych, IgA ma składnik wydzielniczy, który zapobiega degradacji tych enzymów przez te enzymy.
Immunoglobuliny IgD
IgD jest najrzadszą z pięciu klas immunoglobulin, stanowiąc około 0,2% przeciwciał w surowicy lub około 1 na 500. Jest to monomer i ma dwa miejsca wiążące epitop. IgD jest związany z powierzchnią limfocytów B jako receptor komórek B (zwany również sIg). Uważa się, że kontroluje aktywację i tłumienie limfocytów B w odpowiedzi na sygnały z immunoglobulin, które krążą w osoczu krwi. IgD może być czynnikiem aktywnej eliminacji limfocytów B poprzez generowanie autoreceptorów autoreaktywnych.
Chociaż wydaje się dziwne, że przeciwciała atakują komórki, które je wywołują, czasami ta eliminacja może kontrolować nadgorliwą lub źle skierowaną odpowiedź immunologiczną, lub wyjąć komórki B z puli, gdy są uszkodzone i nie syntetyzują już pomocnych produktów. Oprócz swojej roli jako de facto receptor na powierzchni komórki, IgD występuje w mniejszym stopniu w krwi i płynie limfatycznym.
Uważa się również, że u niektórych ludzi występuje reakcja z niektórymi haptenami (podjednostkami antygenowymi) na penicylinę. To prawdopodobnie powoduje, że niektórzy ludzie są uczuleni na ten antybiotyk; może również reagować ze zwykłymi, nieszkodliwymi białkami krwi w ten sam sposób, co skutkuje odpowiedzią autoimmunologiczną.
Immunoglobuliny IgE
IgE stanowi tylko około 0,002% przeciwciała surowicy lub około 1/50 000 wszystkich krążących immunoglobulin. Niemniej jednak odgrywa kluczową rolę w odpowiedzi immunologicznej. Podobnie jak IgD, IgE jest monomerem i ma dwa miejsca wiązania antygenów, po jednym na każdym „ramieniu”. Ma krótki okres półtrwania wynoszący dwa dni. Jest związany z komórkami tucznymi i bazofilami, które krążą we krwi oraz jest mediatorem reakcji alergicznych.
Gdy antygen wiąże się z częścią Fab cząsteczki IgE związanej z komórką tuczną, powoduje to, że komórka tuczna uwalnia histaminę do krwioobiegu. IgE bierze również udział w lizie lub rozkładzie chemicznym pasożytów odmiany pierwotniaków (przypuszczalnie ameby i inni jednokomórkowe lub wielokomórkowe najeźdźcy). IgE powstaje również w odpowiedzi na obecność robaków pasożytniczych i niektórych stawonogów.
Czasami, IgE odgrywa również pośrednią rolę w odpowiedzi immunologicznej, poprzez wywoływanie działania innych składników odpornościowych. IgE może chronić powierzchnie śluzówki poprzez inicjowanie stanu zapalnego.
Immunoglobuliny IgG
IgG jest dominującym przeciwciałem w ludzkim ciele, co stanowi aż 85 % wszystkich immunoglobulin. Częściowo wynika to z długiego, aczkolwiek zmiennego, okresu półtrwania wynoszącego od 7 do 23 dni, w zależności od podklasy IgG. Podobnie jak 3 z 5 rodzajów immunoglobulin, IgG istnieje jako monomer. Występuje głównie we krwi i limfie. Ma wyjątkową zdolność do przekraczania łożyska u kobiet w ciąży, co pozwala chronić nienarodzony płód i noworodka. Jego główne działania obejmują polepszanie fagocytozy w makrofagach (wyspecjalizowane komórki „jedzące”) i neutrofile (inny typ białych krwinek); neutralizujące toksyny; i inaktywowanie wirusów oraz zabijanie bakterii.
To daje IgG szeroką paletę funkcji, pasujących do przeciwciała, które jest tak rozpowszechnione w systemie. Zwykle jest to drugie przeciwciało na scenie, gdy najeźdźca jest obecny, tuż za IgM. Jego obecność znacznie wzrasta w odpowiedzi anamnestycznej organizmu. „Anamnestic” oznacza „nie zapominanie”, a IgM odpowiada najeźdźcy, z którym wcześniej się spotkał, z natychmiastowym wzrostem liczby. W końcu, część Fc IgG może wiązać się z komórkami NK, aby uruchomić proces zwany cytotoksycznością zależną od przeciwciał. Ewentualnie ADCC, który może zabić lub ograniczyć skutki inwazji drobnoustrojów.
Immunoglobuliny IgM
IgM to kolos immunoglobulin. Istnieje jako pentametr lub grupa pięciu związanych monomerów IgM. IgM ma krótki okres półtrwania (około pięciu dni) i stanowi około 13-15% przeciwciał w surowicy. Co ważne, jest to także pierwsza linia obrony wśród czterech rodzeństwa przeciwciał, będąca pierwszą immunoglobuliną wytworzoną podczas typowej odpowiedzi immunologicznej.
Ponieważ IgM jest pentamerem, ma 10 miejsc wiążących epitop, co czyni z niego agresywnego przeciwnika. Jego pięć części Fc. Podobnie jak większość innych immunoglobulin, może aktywować szlak dopełniacza-białka. Jako „pierwszy reagujący” jest najbardziej skutecznym przeciwciałem pod tym względem. IgM aglutynuje inwazyjne materiały, zmuszając poszczególne kawałki do sklejenia w celu łatwiejszego oczyszczenia z ciała.
Promuje również lizę i fagocytozę drobnoustrojów, ze szczególnym powinowactwem do usuwania bakterii. Monomeryczne formy IgM istnieją i występują głównie na powierzchni limfocytów B jako receptory lub IgG (jak w przypadku IgD). Co ciekawe, organizm już wytworzył dorosły poziom IgM w wieku do dziewięciu miesięcy.
