Антитіла, будова і функції антитіл
На кінчику кожного антитіла міститься паратоп, який є специфічним для кожного конкретного епітопи на антигене, що дозволяє зв'язуватися цим структурам разом з абсолютною точністю. Даний процес зв'язування дозволяє антитіл позначати патогенні молекули або клітки для подальшої атаки клітинами імунної системи для їх нейтралізації. Такий процес перешкоджає розвитку захворювання, а також може активувати макрофаги для знищення шкідливих мікроорганізмів. Виробництво антитіл покладено на гуморальну імунну систему, це є основною її функцією. Взаємодія антитіл з іншими компонентами імунної системи відбувається через Fc-область.
Секреція антитіл відбувається B-клітинами адаптивної імунної системи, найчастіше диференційованими B-клітинами (плазматичними клітинами). Антитіла присутні в двох формах, а саме в розчинній, що вільно поширюються в плазмі крові, а також у формі, пов'язаної з мембраною, що прикріплюється до поверхні B-клітини, званими B-клітинними рецепторами. B-клітинні рецептори присутні тільки на поверхні B-клітин, що полегшує активацію цих клітин і їх диференціацію на різні галузі виробництва антитіл (плазматичніклітини або клітини пам'яті) B-клітин, які виживають в організмі, запам'ятовуючи певний (хоча б) антиген, що дозволяє реагувати B-клітин швидше при наступному попаданні цього антигену в організм. Робота розчинних антитіл триває після їх вивільнення в кров і в інші рідини організму, де вони продовжують обстеження чужорідних мікроорганізмів.
будова антитіл
Антитіла це важкі приблизно 150 кДа білки, що містять цукрові ланцюга (глікани), тобто антитіла це глікопротеїни. Основною функціональною одиницею кожного антитіла є мономер імуноглобуліну.
Загалом все антитіла мають приблизно однакову структуру, але невелика область на кінчику білка дуже мінлива, що дозволяє існувати мільйонам антитіл з відмінностями саме на цьому кінчику. Дане місце називається гіперваріабельної областю. Кожен варіант кінчика здатний зв'язуватися з певним антигеном. Такий величезний варіант антитіл-паратопов дає змогу імунній системі пов'язувати безліч чужорідних мікроорганізмів, вторгаються в організм людини. Велика розмаїтість паратопов антитіл досягається за рахунок рекомбінації - процесу їх випадкової мутації в області гена антитіла. Паратоп антитіл є полігенним і складається з трьох генів V, D, J. Паратопний локус поліморфа, тому при продукуванні антитіла вибирається по одному аллели з генів V, D, J, після чого сегменти генів з'єднуються разом випадково генетичної рекомбінацією для створення паратопа. Області, в яких гени випадковим чином рекомбінуються разом називаються гіперпеременной областю, яка використовується для розпізнавання антигенів. В ході процесу під назвою комутація класів, відбувається реорганізація генів антитіл, в результаті чого один тип фрагмента Fc важкого ланцюга змінюється на інший, створюючи інший ізотип антитіла. Такий процес дає можливість використовувати одне антитіло різними типами Fc-рецепторів.
До складу антитіла входять кілька основних структурних одиниць з двома великими важкими і двома невеликими легкими ланцюгами. Важкі ланцюги антитіл мають кілька різних типів, що визначаються п'ятьма типами кристалізуються фрагментів Fc, здатні приєднуватися до антигензв'язуючих фрагментами. П'ять різних типів областей Fc дають можливість антитіл групуватися в п'ять ізотипів. При цьому кожна область Fc конкретного изотипа антитіла має можливість зв'язуватися зі своїм специфічним Fc-рецептором, крім lgD, що є по суті B-клітинним рецептором. Це дозволяє структурі антиген-антитіло опосредовать різні ролі, які будуть залежати від Fc-рецептора з яким він зв'язується. При цьому структури гліканов, присутні в області Fc модулюють здатність антитіл зв'язуватися з його відповідним Fc-рецептором. Така здатність антитіл сприяє напрямку необхідного імунної відповіді на кожен окремий тип патогенного об'єкта. Так наприклад, lgE несе відповідальність за алергічну реакцію, яка представляє собою дегрануляцію тучних клітин і вивільнення гістаміну. В даному випадку Fab-паратоп lgE зв'язується з алергеном (антигеном), ніж може бути частинки кліщів, пилу і т.д. його Fc-область зв'язується з Fc-рецептором ε. Такий зв'язок активує алергічну трансдукцію сигналу, індукуючи наприклад астму.
Як діють антитіла
В ході роботи антитіл, паратоп антитіла взаємодіє з епітопом антигену, яких міститься кілька уривчасто розташованих варіантів уздовж його поверхні. При цьому домінуючі епітопи на поверхні антигену називають детермінантами. Взаємодія антитіла та антигену будується за принципом замок-ключ в просторової комплементарності. Слід зазначити, що молекулярні сили, які беруть участь у взаємодії Fab-епітопів слабкі і неспецифічні. До таких сил відносяться електростатичні сили, водневі зв'язки, гідрофобні взаємодії і сили Ван-дер-Ваальса. Це говорить про те, що зв'язок антитіла з антигеном не є абсолютною і може бути оборотним. Це також дозволяє антитілу перехресно реагувати з різними антигенами.
Буває і так, що при зв'язуванні антитіла з антигеном вони стають самі по собі імунним комплексом, що функціонує як єдиний об'єкт і діє як антиген, на боротьбу з яким будуть спрямовані інші антитіла. Приклад таких молекул це гаптени, які самі по собі не активують імунну систему, а роблять це тільки після зв'язування з білками.
Основні функції антитіл наступні:
- Агглютація. В даному процесі антитіла склеюють сторонні клітини в грудки, грудки в свою чергу атакують фагоцитами.
- Активація комплементу або фіксація. При цьому процесі відбувається фіксація антитіл на ворожої клітці, що сприяє її атаці комплексом мембранної атаки, викликаючи лізис ворожої клітини або процес запалення, притягаючи клітини запальний.
- Нейтралізація. В ході нейтралізації вони блокують частини поверхні чужорідного антигену, роблячи його атаку неефективною.
- Осадження. Осадження починається склеюванням сироватково розчинних антигенів, які потім випадають в осад у вигляді грудок, які також атакують фагоцитами.
Відбувається диференціювання активованих B-клітин в продукують антитіла клітини або в клітини пам'яті, які виживають в організмі наступні роки, що дозволяє імунній системі пам'ятати антиген і здійснювати швидку реакцію на вторгнення такого ж об'єкта в майбутньому.
Антитіла, що зв'язуються з поверхневими антигенами, такими як бактерії, залучають перший компонент каскаду комплементу з їх Fc областю, ініціюючи активацію класичної системи комплементу. Відбувається знищення бактерії шляхом опсонізації - її маркування молекулою антитіла для знищення фагоцитами або шляхом бактеріолізу - комплексу мембранної атаки, дозволяючи знищувати бактерію антитілами безпосередньо.
При аглютинації антитіла зв'язуються з патогенами, поєднуючи їх разом. Цьому сприяє наявність у антитіла більше одного паратопа. Після того, як антитіла покрили патоген активуються ефекторні функції проти патогена в клітинах, які розпізнають свою Fc область.