Περιεχόμενο
- Γενικές ιδιότητες των ανοσοσφαιρινών
- Λειτουργίες των περιοχών σταθερής και μεταβλητής ανοσοσφαιρίνης
- IgA
- IgD
- IgE
- IgG
- IgM
- Μια σημείωση σχετικά με την ποικιλομορφία των αντισωμάτων
Οι ανοσοσφαιρίνες, που ονομάζονται επίσης αντισώματα, είναι μόρια γλυκοπρωτεΐνης που αποτελούν ένα σημαντικό μέρος του ανοσοποιητικού συστήματος, το οποίο είναι υπεύθυνο για την καταπολέμηση λοιμωδών νόσων και ξένων "εισβολών" γενικότερα. Συχνά συντομογραφημένα ως «Ig», τα αντισώματα βρίσκονται στο αίμα και σε άλλα σωματικά υγρά ανθρώπων και άλλων σπονδυλωτών ζώων. Βοηθούν στην ταυτοποίηση και την καταστροφή ξένων ουσιών όπως είναι τα μικρόβια (π.χ. βακτήρια, παρασιτικά πρωτόζωα και ιούς).
Οι ανοσοσφαιρίνες ταξινομούνται σε πέντε κατηγορίες: IgA, IgD, IgE, IgG και IgM. Μόνο τα IgA, IgG και IgM βρίσκονται σε σημαντικές ποσότητες στο ανθρώπινο σώμα, αλλά όλα είναι σημαντικά ή δυνητικά σημαντικά για την ανθρώπινη ανοσολογική αντίδραση.
Γενικές ιδιότητες των ανοσοσφαιρινών
Οι ανοσοσφαιρίνες παράγονται από Β-λεμφοκύτταρα, τα οποία είναι μια κατηγορία λευκοκυττάρων (λευκά αιμοσφαίρια). Είναι συμμετρικά μοτίβα σχήματος Υ που αποτελούνται από δύο μακρύτερες βαριές (Η) αλυσίδες και δύο βραχύτερες αλυσίδες ελαφρού (L). Σχηματικά, το "στέλεχος" του Υ περιλαμβάνει τις δύο αλυσίδες L, οι οποίες χωρίζονται περίπου στο μισό από τον πυθμένα προς την κορυφή του μορίου ανοσοσφαιρίνης και αποκλίνουν σε γωνία περίπου 90 μοιρών. Οι δύο αλυσίδες L τρέχουν κατά μήκος των εξωτερικών πλευρών των "βραχιόνων" του Υ ή των τμημάτων των αλυσίδων Η άνωθεν του σημείου διαχωρισμού. Έτσι, τόσο το στέλεχος (δύο αλυσίδες Η) όσο και οι δύο "βραχίονες" (μία αλυσίδα Η, μία αλυσίδα L) αποτελούνται από δύο παράλληλες αλυσίδες. Οι αλυσίδες L έρχονται σε δύο τύπους, κάππα και λάμδα. Αυτές οι αλυσίδες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους είτε μέσω δεσμών δισουλφιδίου (S-S) είτε με δεσμούς υδρογόνου.
Οι ανοσοσφαιρίνες μπορούν επίσης να διαχωρισθούν σε σταθερές (C) και μεταβλητές (V) μερίδες. Τα τμήματα C κατευθύνουν τις δραστηριότητες στις οποίες συμμετέχουν όλες ή οι περισσότερες ανοσοσφαιρίνες, ενώ οι περιοχές V συνδέονται με ειδικά αντιγόνα (δηλ. Πρωτεΐνες που σηματοδοτούν την παρουσία συγκεκριμένου βακτηρίου, ιού ή άλλου ξένου μορίου ή οντότητας). Οι "βραχίονες" των αντισωμάτων ονομάζονται επίσημα περιοχές Fab, όπου το "Fab" σημαίνει "θραύσμα δέσμευσης αντιγόνου". το τμήμα V αυτής περιλαμβάνει μόνο τα πρώτα 110 αμινοξέα της περιοχής Fab και όχι ολόκληρο το πράγμα, καθώς τα τμήματα των βραχιόνων Fab που είναι πλησιέστερα προς το σημείο διακλάδωσης του Υ είναι αρκετά σταθερά μεταξύ διαφορετικών αντισωμάτων και θεωρούνται μέρος του C περιοχή.
Αναλογικά, εξετάστε ένα τυπικό κλειδί αυτοκινήτου, το οποίο έχει ένα τμήμα που είναι κοινό για τα περισσότερα πλήκτρα, ανεξάρτητα από το συγκεκριμένο όχημα που έχει σχεδιαστεί να λειτουργεί το κλειδί (π.χ. το τμήμα που κρατάτε στο χέρι σας όταν το χρησιμοποιείτε) και ένα τμήμα που είναι συγκεκριμένο μόνο για το συγκεκριμένο όχημα. Το τμήμα λαβής μπορεί να παρομοιαστεί με το συστατικό C ενός αντισώματος και το εξειδικευμένο τμήμα με το συστατικό V.
Λειτουργίες των περιοχών σταθερής και μεταβλητής ανοσοσφαιρίνης
Το τμήμα του συστατικού C κάτω από τον κλάδο του Υ, που ονομάζεται περιοχή Fc, μπορεί να θεωρηθεί ως ο εγκέφαλος της λειτουργίας του αντισώματος. Ανεξάρτητα από το τι σχεδιάζεται να κάνει η περιοχή V σε ένα δεδομένο τύπο αντισώματος, η περιοχή C ελέγχει τις εκτελέσεις των λειτουργιών της. Η περιοχή C των IgG και IgM είναι αυτό που ενεργοποιεί τη μονοπάτι του συμπληρώματος, τα οποία αποτελούν ένα σύνολο μη ειδικών ανοσοαποκρίσεων «πρώτης γραμμής άμυνας» που εμπλέκονται στη φλεγμονή, τη φαγοκυττάρωση (στην οποία τα εξειδικευμένα κύτταρα απορροφούν σωματικά ξένα σώματα) και την αποικοδόμηση των κυττάρων. Η περιοχή C της IgG δεσμεύεται με αυτά τα φαγοκύτταρα καθώς και με τα κύτταρα "φυσικού δολοφόνου" (NK). η περιοχή C της IgE συνδέεται με μαστοκύτταρα, βασεόφιλα και ηωσινόφιλα.
Όσον αφορά τα στοιχεία της περιοχής V, αυτή η εξαιρετικά μεταβλητή λωρίδα του μορίου ανοσοσφαιρίνης χωρίζεται χωριστά σε υπερμεταβλητές περιοχές και περιοχές πλαισίου. Η ποικιλομορφία με το υπερμεταβλητό λόγο, όπως πιθανότατα υποδηλώνει η διαίσθησή σας, είναι υπεύθυνη για την εκπληκτική ποικιλία αντιγόνων που οι ανοσοσφαιρίνες είναι σε θέση να αναγνωρίσουν, το κλειδί σε κλειδαριά.
IgA
Η IgA αντιπροσωπεύει περίπου το 15 τοις εκατό των αντισωμάτων στο ανθρώπινο σύστημα, καθιστώντας το δεύτερο πιο συνηθισμένο τύπο ανοσοσφαιρίνης. Μόνο περίπου 6% βρίσκεται στον ορό του αίματος, ωστόσο. Στον ορό, βρίσκεται στη μονομερή του μορφή - δηλαδή ως ένα μόριο σε σχήμα Υ όπως περιγράφεται παραπάνω. Στο εκκριτικό του από αυτό, όμως, υπάρχει ως διμερές, ή δύο από τα Υ μονομερή συνδεδεμένα μεταξύ τους. Στην πραγματικότητα, η διμερής μορφή είναι πιο συνηθισμένη, καθώς η IgA παρατηρείται σε μια ευρεία ποικιλία βιολογικών εκκρίσεων, συμπεριλαμβανομένου του γάλακτος, του σάλιου, των δακρύων και της βλέννας. Τείνει να είναι μη συγκεκριμένη από την άποψη των τύπων ξένων παρουσιών που στοχεύει. Η παρουσία της στις μεμβράνες βλεννογόνου το καθιστά σημαντικό πύργο-φύλακα σε φυσικά ευάλωτες τοποθεσίες ή τα σημεία στα οποία τα μικρόβια μπορούν εύκολα να βρουν τρόπους βαθύτερα στο σώμα.
Η IgA έχει χρόνο ημίσειας ζωής πέντε ημερών. Η εκκριτική μορφή ως σύνολο τεσσάρων θέσεων στις οποίες δεσμεύονται τα αντιγόνα, δύο ανά Υ μονομερές. Αυτά ονομάζονται κατάλληλα σημεία δεσμεύσεως επιτόπων, καθώς το επίτοπο είναι το ειδικό μέρος οποιουδήποτε εισβολέα που προκαλεί ανοσολογική αντίδραση. Επειδή βρίσκεται στις βλεννογόνες μεμβράνες που εκτίθενται σε υψηλά επίπεδα πεπτικών ενζύμων, το IgA έχει ένα εκκριτικό συστατικό που εμποδίζει την αποικοδόμησή του από αυτά τα ένζυμα.
IgD
Η IgD είναι η σπανιότερη από τις πέντε κατηγορίες ανοσοσφαιρινών, που αποτελούν περίπου το 0,2% των αντισωμάτων στον ορό ή περίπου 1 στα 500. Είναι ένα μονομερές και έχει δύο θέσεις πρόσδεσης επίτοπων.
Η IgD βρίσκεται συνδεδεμένη στην επιφάνεια των Β-λεμφοκυττάρων ως υποδοχέα Β-λεμφοκυττάρων (επίσης ονομαζόμενη sIg), όπου πιστεύεται ότι ελέγχει την ενεργοποίηση και καταστολή των λεμφοκυττάρων Β σε απόκριση των σημάτων από ανοσοσφαιρίνες που κυκλοφορούν στο πλάσμα του αίματος. Η IgD μπορεί να είναι ένας παράγοντας στην ενεργή απομάκρυνση των Β-λεμφοκυττάρων δημιουργώντας αυτο-αντιδρώντα αυτο-αντισώματα. Παρόλο που φαίνεται περίεργο ότι τα αντισώματα θα προσβάλλουν ποτέ τα κύτταρα που τα παράγουν, μερικές φορές αυτή η εξάλειψη μπορεί να ελέγξει μια υπερβολική ή κακή διεύθυνση ανοσοαπόκρισης ή να βγάλει Β-κύτταρα από την πισίνα όταν έχουν καταστραφεί και δεν συνθέτουν πλέον χρήσιμα προϊόντα.
Εκτός από το ρόλο του ως de facto υποδοχέα κυτταρικής επιφάνειας, η IgD βρίσκεται σε μικρότερο βαθμό στο αίμα και στο λεμφικό υγρό. Θεωρείται επίσης σε μερικούς ανθρώπους να αντιδρούν με ορισμένα απτένια (αντιγονικές υπομονάδες) στην πενικιλίνη, γεγονός που είναι πιθανό γιατί μερικοί άνθρωποι είναι αλλεργικοί σε αυτό το αντιβιοτικό. μπορεί επίσης να αντιδράσει με τις συνήθεις, αβλαβείς πρωτεΐνες αίματος με τον ίδιο τρόπο, επιτυγχάνοντας έτσι αυτοάνοση απάντηση.
IgE
Η IgE αντιπροσωπεύει μόνο περίπου 0,002 τοις εκατό αντισώματος ορού ή περίπου 1 / 50,000 από όλες τις κυκλοφορούσες ανοσοσφαιρίνες. Παρόλα αυτά, διαδραματίζει ζωτικό ρόλο στην ανοσολογική απάντηση.
Όπως η IgD, το IgE είναι ένα μονομερές και έχει δύο θέσεις δέσμευσης αντιγόνου, μία για κάθε "βραχίονα". Έχει σύντομο χρόνο ημίσειας ζωής δύο ημερών. Δεσμεύεται σε ιστιοκύτταρα και βασεόφιλα, τα οποία κυκλοφορούν στο αίμα. Ως εκ τούτου, είναι ένας μεσολαβητής αλλεργικών αντιδράσεων. Όταν ένα αντιγόνο δεσμεύεται με το τμήμα Fab ενός μορίου IgE που συνδέεται με ένα ιστιοκύτταρο, αυτό προκαλεί στο ιστιοκύτταρο να απελευθερώσει ισταμίνη στην κυκλοφορία του αίματος. Η IgE συμμετέχει επίσης στη λύση, ή χημική υποβάθμιση, παρασίτων της ποικιλίας πρωτόζωων (σκέφτονται αμοιβάδες και άλλοι μονοκύτταροι ή πολυκύτταροι εισβολείς). Η IgE γίνεται επίσης σε απόκριση της παρουσίας ελμινθών (παρασιτικών σκωλήκων) και ορισμένων αρθροπόδων.
Κατά καιρούς, η IgE διαδραματίζει επίσης έμμεσο ρόλο στην ανοσολογική απόκριση με γαλβανισμό άλλων ανοσολογικών συστατικών σε δράση. Η IgE μπορεί να προστατεύει τις βλεννογόνες επιφάνειες με την έναρξη της φλεγμονής. Μπορεί να πιστεύετε ότι η φλεγμονή σημαίνει κάτι ανεπιθύμητο, καθώς τείνει να προκαλέσει πόνο και πρήξιμο. Ωστόσο, η φλεγμονή, μεταξύ πολλών άλλων ανοσοποιητικών πλεονεκτημάτων της, επιτρέπει στην IgG, που είναι πρωτεΐνες από τις οδούς συμπληρώματος, και τα λευκά αιμοσφαίρια να εισέρχονται στους ιστούς για να αντιμετωπίσουν τους εισβολείς.
IgG
Το IgG είναι το κυρίαρχο αντίσωμα στο ανθρώπινο σώμα, που αντιπροσωπεύει ένα επιβλητικό 85 τοις εκατό όλων των ανοσοσφαιρινών. Μέρος αυτού είναι λόγω της μακράς, αν και μεταβλητής, ημίσειας ζωής της επτά έως 23 ημερών, ανάλογα με την εν λόγω υποκλάση IgG.
Όπως τρεις από τους πέντε τύπους ανοσοσφαιρίνης, το IgG υπάρχει ως μονομερές. Βρίσκεται κυρίως στο αίμα και τη λέμφου. Έχει τη μοναδική ικανότητα να διασχίζει τον πλακούντα σε έγκυες γυναίκες, επιτρέποντάς του να προστατεύει το αγέννητο έμβρυο και το νεογέννητο μωρό. Οι κύριες δραστηριότητές του περιλαμβάνουν την ενίσχυση της φαγοκυττάρωσης στα μακροφάγα (εξειδικευμένα κύτταρα "eater") και τα ουδετερόφιλα (άλλος τύπος λευκών αιμοσφαιρίων). εξουδετερώνοντας τις τοξίνες; και απενεργοποίηση των ιών και θανάτωση των βακτηρίων. Αυτό δίνει στην IgG μια ευρεία γκάμα λειτουργιών, που ταιριάζει σε ένα αντίσωμα που είναι τόσο διαδεδομένο στο σύστημα. Συνήθως είναι το δεύτερο αντίσωμα στη σκηνή όταν υπάρχει ένας εισβολέας, ακολουθώντας προσεκτικά το IgM. Η παρουσία του αυξάνεται σημαντικά στην αναισθητική ανταπόκριση του σώματος. Το "αναμνηστικό" μεταφράζεται σε "να μην ξεχνάμε" και η IgM αποκρίνεται σε έναν εισβολέα που έχει συναντήσει πριν με μια άμεση άνοδο στους αριθμούς του. Τέλος, το τμήμα Fc της IgG μπορεί να δεσμεύεται με ΝΚ κύτταρα για να θέσει σε κίνηση μια διαδικασία που ονομάζεται κυτταροτοξικότητα που εξαρτάται από αντίσωμα-εξαρτώμενη από κύτταρα, ή ADCC, η οποία μπορεί να σκοτώσει ή να περιορίσει τις επιπτώσεις των εισβολέων μικροβίων.
IgM
Το IgM είναι ο κολοσσός των ανοσοσφαιρινών. Υπάρχει ως πεντάμετρο ή μια ομάδα πέντε δεσμευμένων μονομερών IgM. Το IgM έχει σύντομη ημίσεια ζωή (περίπου πέντε ημέρες) και αποτελεί περίπου το 13 έως 15 τοις εκατό των αντισωμάτων ορού. Είναι σημαντικό, επίσης, η πρώτη γραμμή άμυνας μεταξύ των τεσσάρων αδελφών αντισωμάτων, που είναι η πρώτη ανοσοσφαιρίνη που παράγεται κατά τη διάρκεια μιας τυπικής ανοσολογικής αντίδρασης.
Επειδή το IgM είναι πενταμερές, έχει 10 θέσεις δέσμευσης επίτοπων, καθιστώντας τον έναν σκληρό αντίπαλο. Οι πέντε Fc μερίδες, όπως αυτές των περισσοτέρων άλλων ανοσοσφαιρινών, μπορούν να ενεργοποιήσουν την οδό συμπληρώματος-πρωτεΐνης και ως "πρώτος ανταποκριτής" είναι ο πιο αποτελεσματικός τύπος αντισώματος από αυτή την άποψη. Το IgM συγκολλάει υλικό εισβολής, αναγκάζοντας μεμονωμένα κομμάτια να κολλήσουν μαζί για ευκολότερη εκκαθάριση από το σώμα. Προωθεί επίσης τη λύση και τη φαγοκυττάρωση μικροοργανισμών, με ιδιαίτερη συγγένεια για την εξάλειψη βακτηρίων.
Οι μονομερείς μορφές IgM υπάρχουν και βρίσκονται κυρίως στην επιφάνεια των Β-λεμφοκυττάρων ως υποδοχείς ή sIg (όπως με την IgD). Είναι ενδιαφέρον ότι το σώμα έχει ήδη δημιουργήσει επίπεδα IgM ενηλίκων μέχρι την ηλικία των εννέα μηνών.
Μια σημείωση σχετικά με την ποικιλομορφία των αντισωμάτων
Χάρη στην πολύ υψηλή μεταβλητότητα του υπερμεταβλητού τμήματος του συστατικού Fab κάθε μίας από τις πέντε ανοσοσφαιρίνες, ένας αστρονομικός αριθμός μοναδικών αντισωμάτων μπορεί να δημιουργηθεί στις πέντε επίσημες κατηγορίες. Αυτό ενισχύεται από το γεγονός ότι οι αλυσίδες L και Η έρχονται επίσης σε έναν αριθμό ισότυπων ή αλυσίδων οι οποίοι είναι επιφανειακά οι ίδιοι σε διάταξη, αλλά περιέχουν διαφορετικά αμινοξέα. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν 45 διαφορετικά γονίδια αλύσου "κάππα" L, γονίδια αλύσου 34 "λάμδα" και γονίδια αλυσίδας 90 Η για συνολικά 177, με αποτέλεσμα να δίνουν πάνω από τρία εκατομμύρια μοναδικούς συνδυασμούς γονιδίων.
Αυτό έχει νόημα από την άποψη της εξέλιξης και της επιβίωσης. Το ανοσοποιητικό σύστημα όχι μόνο πρέπει να είναι προετοιμασμένο να αντιμετωπίσει τους εισβολείς που ήδη γνωρίζει, αλλά πρέπει επίσης να είναι έτοιμος να δημιουργήσει τη βέλτιστη απάντηση στους εισβολείς που δεν έχει δει ποτέ ή για το λόγο αυτό είναι ολοκαίνουργιο χαρακτήρα ως ιούς της γρίπης που έχουν εξελιχθεί μέσω μεταλλάξεων. Η αλληλεπίδραση ξενιστή-εισβολέα με την πάροδο του χρόνου και σε όλα τα μικροβιακά και σπονδυλωτά είδη δεν είναι παρά μια συνεχής, ατελείωτη "κούρσα εξοπλισμών".