Sisältö
- Immunoglobuliinien yleiset ominaisuudet
- Jatkuvien ja muuttuvien immunoglobuliinialueiden toiminnot
- IgA
- IgD
- IgE
- IgG
- IgM
- Huomautus vasta-aineiden monimuotoisuudesta
Immunoglobuliinit, joita kutsutaan myös vasta-aineiksi, ovat glykoproteiinimolekyylejä, jotka muodostavat tärkeän osan immuunijärjestelmästä, joka on vastuussa tartuntatautien ja vieraiden "hyökkäyksien" torjumisesta yleisemmin. Usein lyhennettynä "Ig" -vasta-aineita löytyy ihmisten ja muiden selkärankaisten eläinten verestä ja muista kehon nesteistä. Ne auttavat tunnistamaan ja tuhoamaan vieraita aineita, kuten mikrobit (esim. Bakteerit, alkueläinloiset ja virukset).
Immunoglobuliinit luokitellaan viiteen luokkaan: IgA, IgD, IgE, IgG ja IgM. Vain IgA: ta, IgG: tä ja IgM: tä löytyy merkittävistä määristä ihmiskehossa, mutta kaikki ovat tärkeitä tai mahdollisesti tärkeitä avustajia ihmisen immuunivasteelle.
Immunoglobuliinien yleiset ominaisuudet
Immunoglobuliineja tuottavat B-lymfosyytit, jotka ovat leukosyyttien (valkosolujen) luokka. Ne ovat symmetrisiä Y-muotoisia molekyylejä, jotka koostuvat kahdesta pidemmästä raskaasta (H) ketjusta ja kahdesta lyhyemmästä kevyestä (L) ketjusta. Kaaviokohtaisesti Y: n "varsi" sisältää kaksi L-ketjua, jotka jakautuvat toisistaan noin puoliväliin immunoglobuliinimolekyylin pohjasta ylöspäin ja eroavat karkeasti 90 asteen kulmassa. Kaksi L-ketjua kulkee Y: n "varsien "ulkopuolella tai H-ketjujen osissa halkaisupisteen yläpuolella. Siten sekä varsi (kaksi H-ketjua) että molemmat "varret" (yksi H-ketju, yksi L-ketju) koostuvat kahdesta rinnakkaisesta ketjusta. L-ketjuja on kahta tyyppiä, kappa ja lambda. Nämä ketjut ovat kaikki vuorovaikutuksessa keskenään joko disulfidisidoksilla (S-S) tai vety sidoksilla.
Immunoglobuliinit voidaan myös jakaa vakio-osiin (C) ja muuttuviin (V) osiin. C-osat ohjaavat aktiivisuuksia, joihin kaikki tai useimmat immunoglobuliinit osallistuvat, kun taas V-alueet sitoutuvat spesifisiin antigeeneihin (ts. Proteiineihin, jotka osoittavat tietyn bakteerin, viruksen tai muun vieraan molekyylin tai kokonaisuuden läsnäolon). Vasta-aineiden "varoja" kutsutaan muodollisesti Fab-alueiksi, joissa "Fab" tarkoittaa "antigeeniä sitovaa fragmenttia"; tämän V-osa sisältää vain Fab-alueen ensimmäiset 110 aminohappoa, ei koko asiaa, koska Y: n haarakohtaa lähinnä olevien Fab-haarojen osat ovat melko vakioita eri vasta-aineiden välillä ja niiden katsotaan kuuluvan C-ryhmään. alue.
Tarkastellaan analogisesti tyypillistä auton avainta, jolla on osa, joka on yhteinen useimmille avaimille riippumatta siitä, minkä ajoneuvon avain on suunniteltu toimimaan (esim. Osa, jota pidät kädessäsi sitä käytettäessä) ja osa, joka on erityinen vain kyseiselle ajoneuvolle. Kahvaosa voidaan verrata vasta-aineen C-komponenttiin ja erikoistunut osa V-komponenttiin.
Jatkuvien ja muuttuvien immunoglobuliinialueiden toiminnot
Y-osan haaran alapuolella olevaa C-komponentin osaa, nimeltään Fc-alue, voidaan ajatella vasta-aineoperaation aivoina. Riippumatta siitä, mitä V-alue on suunniteltu tekemään tietyntyyppisissä vasta-aineissa, C-alue hallitsee toimintojensa toteuttamista. IgG: n ja IgM: n C-alue on se, joka aktivoi komplementtireitin, joka on joukko epäspesifisiä "ensimmäisen puolustuslinjan" immuunivasteita, jotka liittyvät tulehdukseen, fagosytoosiin (jossa erikoistuneet solut fyysisesti imevät vieraita kappaleita) ja solujen hajoamiseen. IgG: n C-alue sitoutuu näihin fagosyyteihin samoin kuin "luonnollisiin tappaja" (NK) -soluihin; IgE: n C-alue sitoutuu syöttösoluihin, basofiileihin ja eosinofiileihin.
Mitä tulee V-alueen yksityiskohtiin, tämä immunoglobuliinimolekyylin erittäin muuttuva kaistale on itse jaettu hypermuuttuviin ja kehysalueisiin. Hypermuuttuvan syyn monimuotoisuus, kuten intuitiosi todennäköisesti ehdottaa, on vastuussa hämmästyttävästä antigeenivalikoimasta, jonka immunoglobuliinit kykenevät tunnistamaan, avain lukko -tyyliin.
IgA
IgA: n osuus on noin 15 prosenttia ihmisen järjestelmän vasta-aineista, mikä tekee siitä toiseksi yleisimmän tyyppisen immunoglobuliinin. Veriseerumista löytyy kuitenkin vain noin 6 prosenttia. Seerumissa se on monomeerisessä muodossaan - toisin sanoen Y-muodossa olevana yksittäisenä molekyylinä, kuten yllä on kuvattu. Seeriossaan se esiintyy kuitenkin dimeerinä tai kahdesta Y-monomeeristä, jotka on kytketty toisiinsa. Itse asiassa, dimeerinen muoto on yleisempi, koska IgA: ta havaitaan monenlaisissa biologisissa erityksissä, mukaan lukien maito, sylki, kyyneleet ja lima. Se on yleensä epäspesifinen ulkomaisten läsnäolotyyppien suhteen, joihin se kohdistuu. Sen läsnäolo limakalvoilla tekee siitä tärkeän portin pitäjän fyysisesti haavoittuvissa paikoissa tai paikoissa, joissa mikrobit voivat helposti löytää keinoja syvemmälle kehoon.
IgA: n puoliintumisaika on viisi päivää. Erittyvä muoto yhteensä neljällä kohdalla, joissa antigeenejä sitoa, kaksi Y-monomeeria kohden. Näitä kutsutaan oikein epitooppisitoutumiskohdiksi, koska epitooppi on minkä tahansa hyökkääjän erityinen osa, joka laukaisee immuunireaktion. Koska IgA: ta löytyy limakalvoista, jotka altistetaan korkeille ruuansulatusentsyymitasoille, IgA: lla on erityskomponentti, joka estää näitä hajoamasta näiden entsyymien vaikutuksesta.
IgD
IgD on viiden immunoglobuliiniluokan harvinaisimmat, muodostaen noin 0,2 prosenttia seerumin vasta-aineista tai noin yksi 500: sta. Se on monomeeri ja siinä on kaksi epitooppia sitovaa kohtaa.
IgD: tä löydetään kiinnittyneenä B-lymfosyyttien pintaan B-solureseptorina (kutsutaan myös sIg), missä uskotaan kontrolloivan B-lymfosyyttien aktivaatiota ja tukahduttamista vasteena veriplasmassa kiertävien immunomoglobuliinien signaaleille. IgD voi olla tekijä B-lymfosyyttien aktiivisessa eliminaatiossa tuottamalla itsereaktiivisia auto-vasta-aineita. Vaikka näyttää uteliaalta, että vasta-aineet hyökkäävät koskaan niitä tekevistä soluista, joskus tämä eliminaatio voi hallita ylikuormittavaa tai väärin suunnattua immuunivastetta tai viedä B-soluja uima-altaasta, kun ne ovat vaurioituneet eikä enää syntetisoi hyödyllisiä tuotteita.
Sen lisäksi, että IgD esiintyy tosiasiallisesti solun pinnan reseptorina, sitä löydetään pienemmässä määrin veressä ja imunesteessä. Joidenkin ihmisten ajatellaan myös reagoivan tiettyjen hapteenien (antigeenisten alayksiköiden) kanssa penisilliiniin, mistä syystä jotkut ihmiset ovat allergisia tälle antibiootille; se voi myös reagoida tavallisten, vaarattomien veriproteiinien kanssa samalla tavalla, aiheuttaen siten autoimmuunivasteen.
IgE
IgE: n osuus on vain noin 0,002 prosenttia seerumin vasta-aineesta tai noin 1/50 000: ta kaikista kiertävistä immunoglobuliineista. Siitä huolimatta sillä on tärkeä rooli immuunivasteessa.
Kuten IgD, myös IgE on monomeeri ja sillä on kaksi antigeenistä sitoutumiskohtaa, yksi jokaisessa "varressa". Sen puoliintumisaika on lyhyt, kaksi päivää. Se on sitoutunut nuorukesoluihin ja basofiileihin, jotka kiertävät veressä. Sellaisena se on välittäjä allergisille reaktioille. Kun antigeeni sitoutuu mastosoluun sitoutuneen IgE-molekyylin Fab-osaan, tämä aiheuttaa syöttösolun vapauttamaan histamiinia verenkiertoon. IgE osallistuu myös alkueläinlajin parasiittien hajoamiseen tai kemialliseen hajoamiseen (ajattele amööbat ja muut yksisoluiset tai monisoluiset hyökkääjät). IgE: tä tehdään myös vasteena helmintien (loismatojen) ja tiettyjen niveljalkaisten esiintymiselle.
Toisinaan IgE: llä on myös epäsuora rooli immuunivasteessa, kun se kiinnittää muita immuunikomponentteja toimintaan. IgE voi suojata limakalvojen pintoja aloittamalla tulehduksen. Saatat ajatella, että tulehdus merkitsee jotain ei-toivottua, koska sillä on taipumus aiheuttaa kipua ja turvotusta. Mutta tulehdus useiden muiden immuunijärjestelmiensä lisäksi antaa IgG: lle, joka on komplementaarireitteistä peräisin olevia proteiineja, ja valkosoluille päästä kudoksiin tarttuakseen hyökkääjiin.
IgG
IgG on hallitseva vasta-aine ihmiskehossa, ja sen osuus on mahtava 85 prosenttia kaikista immunoglobuliineista. Osa tästä johtuu pitkästä, vaikkakin vaihtelevasta puoliintumisajastaan seitsemästä 23 vuorokauteen kyseisestä IgG-alaluokasta riippuen.
Kuten kolme viidestä immunoglobuliinityypistä, IgG esiintyy monomeerinä. Sitä löytyy pääasiassa verestä ja imusolmusta. Sillä on ainutlaatuinen kyky ylittää istukka raskaana olevilla naisilla, mikä suojaa sikiötä ja vastasyntynyttä. Sen päätoimintoihin kuuluu fagosytoosin tehostaminen makrofageissa (erikoistuneet "syöjäsolut") ja neutrofiileissä (toisen tyyppinen valkosolu); toksiinien neutralointi; ja virusten inaktivointi ja bakteerien tappaminen. Tämä antaa IgG: lle laajan toimintovalikoiman, joka sopii vasta-aineelle, joka on järjestelmässä niin yleinen. Se on yleensä toinen vasta-aine kohtauspaikassa, kun hyökkääjä on läsnä seuraten tarkkaan IgM: n takana. Sen läsnäolo on lisääntynyt huomattavasti kehon anamnestisessa vasteessa. "Anamnestic" tarkoittaa "unohtamatta", ja IgM reagoi hyökkääjään, jonka se on aiemmin kohdannut, numeronsa välittömällä piikillä. Lopuksi IgG: n Fc-osa voi sitoutua NK-soluihin käynnistääkseen prosessin, jota kutsutaan vasta-aineesta riippuvaiseksi soluvälitteiseksi sytotoksisuudeksi tai ADCC: ksi, joka voi tappaa tai rajoittaa tunkeutuvien mikrobien vaikutuksia.
IgM
IgM on immunoglobuliinien kolossi. Se esiintyy pentameterinä tai viiden sitoutuneen IgM-monomeerin ryhmänä. IgM: llä on lyhyt puoliintumisaika (noin viisi päivää) ja se muodostaa noin 13-15 prosenttia seerumin vasta-aineista. Tärkeää on, että se on myös ensimmäinen puolustuslinja sen neljän vasta-aine sisaruksen joukossa, koska se on ensimmäinen immunoglobuliini, joka on valmistettu tyypillisen immunologisen vasteen aikana.
Koska IgM on pentameeri, sillä on 10 epitooppia sitovaa kohtaa, mikä tekee siitä kiihkeän vastustajan. Sen viisi Fc-osaa, kuten useimpien muiden immunoglobuliinien osa, voivat aktivoida komplementti-proteiinireitin, ja "ensimmäisenä vasteena" on tässä suhteessa tehokkain vasta-ainetyyppi. IgM agglutinoi tunkeutuvaa materiaalia ja pakottaa yksittäiset kappaleet tarttumaan toisiinsa helpottaaksesi puhdistumista kehosta. Se myös edistää mikro-organismien hajoamista ja fagosytoosia, erityisen affiniteetilla bakteerien poistamiseen.
IgM: n monomeerimuotoja esiintyy ja niitä esiintyy pääasiassa B-lymfosyyttien pinnalla reseptoreina tai sIg: nä (kuten IgD: n kanssa). Mielenkiintoista on, että keho on jo tuottanut aikuisten IgM-tasot yhdeksän kuukauden ikäiseksi.
Huomautus vasta-aineiden monimuotoisuudesta
Kummankin viiden immunoglobuliinin Fab-komponentin hypervariaabelin osan erittäin suuren variaatioasteen ansiosta viidelle muodolliselle luokalle voidaan luoda tähtitieteellinen määrä ainutlaatuisia vasta-aineita. Tätä lisää se, että L- ja H-ketjuissa on myös joukko isotyyppejä tai ketjuja, jotka ovat pinnallisesti samanlaisia, mutta sisältävät erilaisia aminohappoja. Itse asiassa on 45 erilaista "kappa" L-ketjun geeniä, 34 "lambda" L-ketjun geeniä ja yhteensä 177 ketjugeeniä, mikä puolestaan tuottaa yli kolme miljoonaa ainutlaatuista geenikombinaatiota.
Tämä on järkevää evoluution ja selviytymisen kannalta. Sen lisäksi, että immuunijärjestelmä on valmistautunut vastaamaan hyökkääjiin, joista se "tietää", myös sen on oltava valmis luomaan optimaalinen vastaus hyökkääjiin, joita se ei ole koskaan nähnyt tai, mikä on kyse aivan uudesta luonteesta, kuten influenssaviruksina, jotka ovat kehittyneet itsensä mutaatioiden kautta. Isäntä-hyökkääjän vuorovaikutus ajan kuluessa ja mikrobien ja selkärankaisten välillä on oikeastaan vain meneillään olevaa, loppumatonta "asekilpailua".