Строение органов и систем человека

Антитела

АнтителаАнтитела это крупные Y-образные белки, которые вырабатываются клетками плазмы и применяются иммунной системой в целях уничтожения чужеродных микроорганизмов (вирусов и бактерий). Антитело по другому называется иммуноглобулин. Антитела это гликопротеины из суперсемейства иммуноглобулинов. Представляют большую часть гамма-глобулиновой фракции белков крови. При попадании в организм патогена (антигена), его молекула распознается антителами через вариабельную область Fab.

На кончике каждого антитела содержится паратоп, который является специфичным для каждого конкретного эпитопа на антигене, что позволяет связываться этим структурам вместе с абсолютной точностью. Данный процесс связывания позволяет антителам помечать патогенные молекулы или клетки для последующей атаки клетками иммунной системы для их нейтрализации. Такой процесс препятствует развитию заболевания, а также может активировать макрофаги для уничтожения вредных микроорганизмов. Производство антител возложено на гуморальную иммунную систему, это является основной ее функцией. Взаимодействие антител с другими компонентами иммунной системы происходит через Fc-область.

Секреция антител происходит B-клетками адаптивной иммунной системы, чаще всего дифференцированными B-клетками (плазматическими клетками). Антитела присутствуют в двух формах, а именно в растворимой, свободно распространяющиеся в плазме крови, а также в форме, связанной с мембраной, прикрепляющейся к поверхности B-клетки, называемыми B-клеточными рецепторами. B-клеточные рецепторы присутствуют только на поверхности B-клеток, что облегчает активацию этих клеток и их дифференциацию на различные области производства антител (плазматические клетки или клетки памяти) B-клеток, которые выживают в организме, запоминая определенный (тот же) антиген, что позволяет реагировать B-клеткам быстрее при следующем попадании этого антигена в организм. Работа растворимых антител продолжается после их высвобождения в кровь и в другие жидкости организма, где они продолжают обследование чужеродных микроорганизмов.

Строение антител

Антитела это тяжелые примерно 150 кДа белки, содержащие сахарные цепи (гликаны), т.е. антитела это гликопротеины. Основной функциональной единицей каждого антитела является мономер иммуноглобулина.

В общем все антитела имеют примерно схожую структуру, но небольшая область на кончике белка очень изменчива, что позволяет существовать миллионам антител с различиями именно на этом кончике. Данное место называется гипервариабельной областью. Каждый вариант кончика способен связываться с определенным антигеном. Такой огромный вариант антител-паратопов дает возможность иммунной системе связывать множество чужеродных микроорганизмов, вторгающихся в организм человека. Большое разнообразие паратопов антител достигается за счет рекомбинации - процесса их случайной мутации в области гена антитела. Паратоп антителя является полигенным и состоит из трех генов V, D, J. Паратопный локус полиморфен, поэтому при продуцировании антитела выбирается по одному аллелю из генов V, D, J, после чего сегменты генов соединяются вместе случайно генетической рекомбинацией для создания паратопа. Области, в которых гены случайным образом рекомбинируются вместе называются гиперпеременной областью, которая используется для распознавания антигенов. В ходе процесса под названием коммутация классов, происходит реорганизация генов антител, в результате чего один тип фрагмента Fc тяжелой цепи меняется на другой, создавая другой изотип антитела. Такой процесс дает возможность использовать одно антитело различными типами Fc-рецепторов.

В состав антитела входят несколько основных структурных единиц с двумя большими тяжелыми и двумя небольшими легкими цепями. Тяжелые цепи антител имеют несколько различных типов, определяемых пятью типами кристаллизующихся фрагментов Fc, способные присоединяться к антигенсвязывающимся фрагментам. Пять различных типов областей Fc дают возможность антителам группироваться в пять изотипов. При этом каждая область Fc конкретного изотипа антитела имеет возможность связываться со своим специфическим Fc-рецептором, кроме lgD, являющимся по существу B-клеточным рецептором. Это позволяет структуре антиген-антитело опосредовать разные роли, которые будут зависеть от Fc-рецептора с которым он связывается. При этом структуры гликанов, присутствующие в области Fc модулируют способность антител связываться с его соответствующим Fc-рецептором. Такая способность антител способствует направлению необходимого иммунного ответа на каждый отдельный тип патогенного объекта. Так например, lgE несет ответственность за аллергическую реакцию, которая представляет собой дегрануляцию тучных клеток и высвобождение гистамина. В данном случае Fab-паратоп lgE связывается с аллергеном (антигеном), чем может быть частицы клещей, пыли и т.д., его Fc-область связывается с Fc-рецептором ε. Такая связь активирует аллергическую трансдукцию сигнала, индуцируя например астму.

Как действуют антитела

В ходе работы антител, паратоп антитела взаимодействует с эпитопом антигена, которых содержится несколько прерывисто расположенных вариантов вдоль его поверхности. При этом доминирующие эпитопы на поверхности антигена называют детерминантами. Взаимодействие антитела и антигена строится по принципу замок-ключ в пространственной комплементарности. Следует отметить, что молекулярные силы, которые участвуют во взаимодействии Fab-эпитопов слабые и неспецифические. К таким силам относятся электростатические силы, водородные связи, гидрофобные взаимодействия и силы Ван-дер-Ваальса. Это говорит о том, что связь антитела с антигеном не является абсолютной и может быть обратимым. Это также позволяет антителу перекрестно реагировать с разными антигенами.

Бывает и так, что при связывании антитела с антигеном они становятся сами по себе иммунным комплексом, функционирующим как единый объект и действующим как антиген, на борьбу с которым будут направлены другие антитела. Пример таких молекул это гаптены, которые сами по себе не активируют иммунную систему, а делают это только после связывания с белками.

Основные функции антител следующие:

  • Агглютация. В данном процессе антитела склеивают посторонние клетки в комки, комки в свою очередь атакуются фагоцитами.
  • Активация комплемента или фиксация. При этом процессе происходит фиксация антител на враждебной клетке, что способствует ее атаке комплексом мембранной атаки, вызывая лизис враждебной клетки или процесс воспаления, притягивая клетки воспалители.
  • Нейтрализация. В ходе нейтрализации они блокируют части поверхности чужеродного антигена, делая его атаку неэффективной.
  • Осаждение. Осаждение начинается склеиванием сывороточно растворимых антигенов, которые затем выпадают в осадок в виде комков, которые также атакуются фагоцитами.

Происходит дифференцирование активированных B-клеток в продуцирующие антитела клетки или в клетки памяти, выживающие в организме следующие годы, что позволяет иммунной системе помнить антиген и осуществлять быструю реакцию на вторжение такого же объекта в будущем.

Антитела, связывающиеся с поверхностными антигенами, такими как бактерии, привлекают первый компонент каскада комплемента с их Fc областью, инициируя активацию классической системы комплемента. Происходит уничтожение бактерии путем опсонизации - ее маркирования молекулой антитела для уничтожения фагоцитами или путем бактериолиза - комплекса мембранной атаки, позволяя уничтожать бактерию антителами напрямую.

При агглютинирование антитела связываются с патогенами, соединяя их вместе. Этому способствует наличие у антитела более одного паратопа. После того, как антитела покрыли патоген активируются эффекторные функции против патогена в клетках, распознающих свою Fc область.

data-ad-format="auto"

Органы грудной клетки новорожденного
Расположение селезенки
Слепая кишка
Рентгенографическое изображение лимфатических сосудов таза
Петля тонкой кишки
Разрез лимфатического узла под микроскопом Дренажная система лимфатического узла