Lidský imunoglobulinový antitetanus (lidský imunoglobulinový antitetanus)

Protilátky (imunoglobuliny, IG, Ig) jsou proteiny patřící do podtřídy gamaglobulinů, které se nacházejí v krvi, slinách, mléce a dalších biologických tekutinách obratlovců. Imunoglobuliny jsou syntetizovány B-lymfocyty v reakci na cizorodé látky určité struktury – antigeny. Protilátky používá imunitní systém k identifikaci a neutralizaci cizích předmětů, jako jsou bakterie a viry. Protilátky plní dvě funkce: funkci vázání antigenu a efektorovou funkci (například spuštění klasického schématu aktivace komplementu a vazbu na buňky), jsou nejdůležitějším faktorem specifické humorální imunity a skládají se ze dvou lehkých řetězců a dvou těžkých řetězců. U savců existuje pět tříd imunoglobulinů: IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, které se od sebe liší strukturou a složením aminokyselin těžkých řetězců.

Historie studia

Úplně první protilátku objevili Behring a Kitazato v roce 1890, ale v té době se o povaze objeveného tetanového antitoxinu nedalo říci nic určitého, kromě jeho specifičnosti a přítomnosti v séru imunního zvířete. Teprve od roku 1937 výzkumem Tiseliuse a Kabata začalo studium molekulární povahy protilátek. Autoři použili metodu elektroforézy a prokázali zvýšení gama-globulinové frakce v krevním séru imunizovaných zvířat. Adsorpce séra s antigenem odebraným k imunizaci snížila množství proteinu v této frakci na úroveň intaktních zvířat.

Struktura protilátek

Obecný plán struktury imunoglobulinů: 1) Fc; 3) těžký řetězec; 4) lehký řetěz; 5) místo vázající antigen; 6) sekce závěsu

Protilátky jsou relativně velké (~150 kDa – IgG) glykoproteiny se složitou strukturou. Skládají se ze dvou těžkých řetězců (H-řetězce, které se dále skládají z VH, CH1, pant, CH2 a CH3 domén) a dvou lehkých řetězců (L-řetězce, které se skládají z VL a CL domén). Oligosacharidy jsou kovalentně připojeny k těžkým řetězcům. Pomocí papainové proteázy lze protilátky rozdělit na dva Fc (z fragmentu krystalizovatelného – fragmentu schopného krystalizace). V závislosti na třídě a prováděných funkcích mohou protilátky existovat buď v monomerní formě (IgG, IgD, IgE, sérové ​​IgA) nebo oligomerní formě (dimer-sekreční IgA, pentamer – IgM). Existuje pět typů těžkých řetězců (α-, γ-, δ-, ε- a μ-řetězce) a dva typy lehkých řetězců (κ-řetězec a λ-řetězec).

Klasifikace podle těžkých řetězců

Existuje pět tříd (také tzv izotypy) protilátky, které se liší strukturou a funkcí. Základní strukturní jednotka všech protilátek se skládá ze dvou identických těžký řetězy a dva světlo řetězce spojené disulfidovými můstky. Izotypy protilátek se liší strukturou těžkého řetězce (IgG obsahuje dva γ-řetězce, IgA obsahuje dva α-řetězce, IgM obsahuje dva μ-řetězce, IgD obsahuje dva δ-řetězce, IgE obsahuje dva ε-řetězce), oligomerní strukturou, a místo syntézy.

• IgG je hlavním imunoglobulinem v séru zdravého člověka (tvoří 70-75 % celé imunoglobulinové frakce), je nejaktivnější v sekundární imunitní odpovědi a antitoxické imunitě. Vzhledem ke své malé velikosti (sedimentační koeficient 7S, molekulová hmotnost 146 kDa) je jedinou frakcí imunoglobulinů schopnou transportu přes placentární bariéru, čímž zajišťuje imunitu plodu a novorozence.
• IgM je pentamer základní čtyřřetězcové jednotky obsahující dva μ-řetězce. Objevují se během primární imunitní odpovědi na neznámý antigen a tvoří až 10 % imunoglobulinové frakce. Jsou to největší imunoglobuliny (970 kDa).
• IgA Sérové ​​IgA tvoří 15–20 % celkové imunoglobulinové frakce, přičemž 80 % molekul IgA je u lidí přítomno v monomerní formě. Sekreční IgA je přítomen v dimerní formě v komplexu se sekreční složkou a je obsažen v serózně-slizničním sekretu (například ve slinách, mlezivu, mléce, sekretech ze sliznice genitourinárního a respiračního systému).
• IgD tvoří méně než jedno procento plazmatické imunoglobulinové frakce a nachází se primárně na membráně některých B lymfocytů. Funkce nejsou plně pochopeny, ale předpokládá se, že jde o antigenní receptor pro B-lymfocyty, které dosud nebyly prezentovány antigenu.
• IgE je spojen s membránami bazofilů a žírných buněk a ve volné formě se v plazmě téměř nevyskytuje. Spojeno s alergickými reakcemi.

Klasifikace podle antigenů

• protiinfekční nebo antiparazitikum protilátky, které způsobují okamžitou smrt nebo narušení životních funkcí infekčního agens nebo parazita
• antitoxický protilátky, které nezpůsobí smrt samotného patogenu nebo parazita, ale neutralizují toxiny, které produkuje.
• tzv „protilátky – svědci nemoci“, jejichž přítomnost v těle signalizuje obeznámenost imunitního systému s patogenem v minulosti nebo současnou infekci patogenem, které však nehrají významnou roli v boji organismu s patogenem (neneutralizují ani samotný patogen nebo jeho toxiny, ale váží se na sekundární proteiny patogenu ).
• autoagresivní protilátky, popř autologní protilátky, autoprotilátky — protilátky, které způsobují destrukci nebo poškození normálních, zdravých tkání samotného hostitelského organismu a spouštějí mechanismus rozvoje autoimunitních onemocnění.
• aloreaktivní protilátky, popř homologní protilátky, aloprotilátky — protilátky proti antigenům tkání nebo buněk jiných organismů stejného biologického druhu. Aloprotilátky hrají důležitou roli při odmítnutí aloštěpů, například při transplantacích ledvin, jater a kostní dřeně a při reakcích na transfuze nekompatibilní krve.
• heterologní protilátky, popř izoprotilátky — protilátky proti antigenům tkání nebo buněk organismů jiných biologických druhů. Izoprotilátky jsou důvodem, proč je xenotransplantace nemožná i mezi evolučně blízkými druhy (např. nelze transplantovat šimpanzí játra člověku) nebo druhy s podobnými imunologickými a antigenními vlastnostmi (není možné transplantovat prasečí orgány člověku).
• antiidiotypický protilátky – protilátky proti protilátkám, které si tělo samo vytváří. Navíc tyto protilátky nejsou „obecně“ proti molekule dané protilátky, ale specificky proti pracovní, „rozpoznávací“ části protilátky, tzv. idiotypu. Antiidiotypické protilátky hrají důležitou roli ve vazbě a neutralizaci nadbytečných protilátek a v imunitní regulaci tvorby protilátek. Navíc anti-idiotypická „protilátka proti protilátce“ zrcadlí prostorovou konfiguraci původního antigenu, proti kterému byla původní protilátka produkována. Antiidiotypická protilátka tak slouží tělu jako imunologický paměťový faktor, analog původního antigenu, který v těle zůstává i po zničení původních antigenů. Na druhé straně mohou být produkovány protilátky proti anti-idiotypickým protilátkám anti-antiidiotypický protilátky atd.

Specificita protilátky

Teorie klonální selekce znamená, že každý lymfocyt syntetizuje protilátky pouze jedné specifické specifity. A tyto protilátky jsou umístěny na povrchu tohoto lymfocytu jako receptory.

Jak ukazují experimenty, všechny imunoglobuliny na buněčném povrchu mají stejný idiotyp: když se rozpustný antigen podobný polymerizovanému bičíku naváže na specifickou buňku, pak se všechny imunoglobuliny na buněčném povrchu vážou na tento antigen a mají stejnou specificitu, tedy stejný idiotyp.

Antigen se naváže na receptory a poté selektivně aktivuje buňku k produkci velkého množství protilátek. A protože buňka syntetizuje protilátky pouze jedné specificity, musí se tato specificita shodovat se specificitou výchozího povrchového receptoru.

Specifičnost interakce protilátek s antigeny není absolutní, mohou v různé míře zkříženě reagovat s jinými antigeny. Antisérum získané k jednomu antigenu může reagovat s příbuzným antigenem nesoucím jednu nebo více identických nebo podobných determinant. Každá protilátka tedy může reagovat nejen s antigenem, který způsobil její vznik, ale i s jinými, někdy zcela nepříbuznými molekulami. Specifita protilátek je určena aminokyselinovou sekvencí variabilních oblastí Ig.

Teorie klonální selekce:

1. Protilátky a lymfocyty s požadovanou specifitou existují v těle již před prvním kontaktem s antigenem.
2. Lymfocyty, které se účastní imunitní odpovědi, mají na povrchu své membrány receptory specifické pro antigen. B lymfocyty mají receptory – molekuly stejné specificity jako protilátky, které lymfocyty následně produkují a vylučují.
3. Každý lymfocyt nese na svém povrchu receptory pouze jedné specifičnosti.
4. Lymfocyty, které mají antigen, procházejí fází proliferace a tvoří velký klon plazmatických buněk. Plazmatické buňky syntetizují protilátky pouze se specificitou, pro kterou byl naprogramován lymfocytární prekurzor. Signály pro proliferaci jsou cytokiny, které jsou uvolňovány jinými buňkami. Lymfocyty samy mohou vylučovat cytokiny.

Variabilita protilátek

Protilátky jsou extrémně variabilní (v těle jednoho člověka může existovat až 0,1 miliardy variant protilátek). Veškerá diverzita protilátek vyplývá z variability v těžkých i lehkých řetězcích. Protilátky produkované určitým organismem v reakci na určité antigeny se dělí na:

• Izotypový variabilita – projevuje se přítomností tříd protilátek (izotypů), které se liší strukturou těžkých řetězců a oligomerií, produkovaných všemi organismy daného druhu;
• Alotypický variabilita – projevuje se na individuální úrovni v rámci daného druhu v podobě variability alel imunoglobulinu – je geneticky podmíněná odlišnost daného organismu od jiného;
• Idiotypické variabilita – projevuje se rozdíly ve složení aminokyselin vazebného místa pro antigen. To se týká variabilních a hypervariabilních domén těžkých a lehkých řetězců, které jsou v přímém kontaktu s antigenem.

Kontrola proliferace

Nejúčinnějším kontrolním mechanismem je, že reakční produkt slouží také jako jeho inhibitor. Tento typ negativní zpětné vazby se vyskytuje při tvorbě protilátek. Působení protilátek nelze vysvětlit jednoduše neutralizací antigenu, protože celé molekuly IgG potlačují syntézu protilátek mnohem účinněji než fragmenty F(ab‘)2. Předpokládá se, že k blokádě produktivní fáze T-dependentní odpovědi B-buněk dochází v důsledku tvorby příčných vazeb mezi antigenem, IgG a Fc receptory na povrchu B-buněk. Injekce IgM zesiluje imunitní odpověď Vzhledem k tomu, že protilátky tohoto izotypu se objevují jako první po zavedení antigenu, je jim připisována zesilující role v rané fázi imunitní odpovědi.

Doporučené čtení

• A. Royt, J. Brustoff, D. Mayle. Imunologie – M.: Mir, 2000 – ISBN 5-03-003362-9
• Imunologie ve 3 svazcích / Ed. vyd. W. Paula – M.: Mir, 1988
• V. G. Galaktionov. Imunologie – M.: Publ. Moskevská státní univerzita, 1998 — ISBN 5-211-03717-0

См. также

• Monoklonální protilátky
• Abzymy jsou katalyticky aktivní protilátky
• imunita

Lymfoidní: T-lymfocyty · B-lymfocyty · Normální zabijáci · Plazmatické buňky

Fagocyty: Neutrofily · Makrofágy, Retikuloendoteliální systém

Wikimedia Foundation. 2010.