Funkce
Základní struktura a funkce imunoglobulinu
Protilátky neboli imunoglobuliny mají dva lehké a dva těžké řetězce ve strukturním uspořádání lehký-těžký-lehký. Těžké řetězce se mezi jednotlivými třídami liší. Mají jednu oblast Fc, která zprostředkovává biologické funkce (např. schopnost vazby na buněčné receptory), a oblast Fab, kde sídlí vazebná místa pro antigen. Řetězce jsou složeny do oblastí nazývaných domény. V těžkém řetězci jsou 4 nebo 5 domén v závislosti na jejich třídě a dvě domény v lehkém řetězci. V hypervariabilních oblastech (HRR) se nacházejí vazebná místa pro antigen. V doménách V každého lehkého a těžkého řetězce jsou tři HRR. Ty se skládají do oblastí, které vytvářejí 2 vazebná místa pro antigen na konci každého monomeru. Všechny protilátky vykazují jednu nebo více funkcí (bifunkční), včetně aktivace systému komplementu, opsonizace mikrobů, aby byly snadno fagocytovány, zabránění přichycení mikrobů na slizniční povrchy a neutralizace toxinů a virů.
Imunoglobulin M
IgM má molekulovou hmotnost 970 Kd a průměrnou sérovou koncentraci 1,5 mg/ml. Je produkován především v primární imunitní odpovědi na infekční agens nebo antigeny. Je to pentamer a aktivuje klasickou cestu komplementového systému. IgM je považován za silný aglutinin (např. izoaglutinin anti-A a anti-B přítomný v krvi typu B, resp. typu A) a monomer IgM se používá jako receptor pro buňky B (BCR).
Imunoglobulin G
IgG je monomer o přibližné molekulové hmotnosti 146 Kd a sérové koncentraci 9,0 mg/ml. Říká se, že IgG je divalentní, tj. má dvě identická vazebná místa pro antigen, která se skládají ze 2 řetězců L a 2 řetězců H spojených disulfidickými vazbami. IgG je syntetizován především v sekundární imunitní odpovědi na patogeny. IgG může aktivovat klasickou cestu komplementového systému a je také vysoce ochranný. Mezi čtyři podtřídy IgG patří IgG1, IgG2, IgG3 a IgG4. IgG1 tvoří přibližně 65 % všech IgG. IgG2 tvoří důležitou obranu hostitele proti zapouzdřeným bakteriím. IgG je jediný imunoglobulin, který prochází placentou, protože jeho Fc část se váže na receptory přítomné na povrchu placenty a chrání novorozence před infekčními chorobami. IgG je tedy nejhojnější protilátkou přítomnou u novorozenců.
Imunoglobulin A
IgA se vyskytuje ve dvou různých molekulárních strukturách: monomerní (sérová) a dimerní struktura (sekreční). Sérový IgA má molekulovou hmotnost 160 Kd a sérovou koncentraci 3 mg/ml. Sekreční IgA (sIgA) má molekulovou hmotnost 385 Kd a průměrnou koncentraci v séru 0,05 mg/ml. Jako hlavní protilátka v sekretech se IgA nachází ve slinách, slzách, kolostru a ve střevních, pohlavních a dýchacích sekretech.
Objevuje se v membránách sliznic jako dimer (s řetězcem J při sekreci) a chrání epitelové povrchy dýchacího, trávicího a močopohlavního systému. IgA má sekreční složku, která zabraňuje jeho enzymatickému trávení. Aktivuje alternativní cestu aktivace komplementového systému.
Imunoglobulin E
IgE je monomer. Má molekulovou hmotnost 188 Kd a sérovou koncentraci 0,00005 mg/ml. Chrání před parazity a také se váže na vysokoafinitní receptory na žírných buňkách a bazofilech a způsobuje alergické reakce. IgE je považován za nejdůležitější obranu hostitele proti různým parazitárním infekcím, mezi které patří Strongyloides stercoralis, Trichinella spiralis, Ascaris lumbricoides a měchovci Necator americanus a Ancylostoma duodenale.
Immunoglobulin D
IgD je monomer o molekulové hmotnosti 184 Kd. IgD je v séru přítomen v mizivém množství (0,03 mg/ml) a má neznámou funkci proti patogenům. Je považován za BCR. IgD může hrát zásadní roli v diferenciaci lymfocytů spouštěné antigenem.
Receptory pro imunoglobuliny
Aby imunoglobuliny mohly plnit různé biologické funkce, měly by interagovat s receptory, které jsou exprimovány především na mononukleárních buňkách, žírných buňkách, neutrofilech, přirozených zabíječích a eozinofilech. Pro funkci imunoglobulinů je opět nezbytná vazba na tyto receptory. Podporuje několik aktivit včetně fagocytózy bakterií (opsonizace); degranulace žírných buněk (jak je vidět u přecitlivělosti typu I nebo alergické reakce); usmrcování nádorů; a aktivace antigen prezentujících buněk včetně makrofágů a dendritických buněk, které prezentují antigeny T lymfocytům pro vytvoření buněčné a humorální imunitní odpovědi.
Následující imunoglobulinové receptory:
-
Fc gama RI (CD64) se váže na monomerní IgG, je exprimován na fagocytech a podílí se na fagocytóze imunitních komplexů.
-
Fc gama RII (CD32) se váže na B-buňky, monocyty/makrofágy (fagocyty) a granulocyty. Na buňkách B reguluje aktivaci buněk v přítomnosti vysokého titru protilátek.
-
Fc gama RIII (CD16) má 2 typy. Fc gama RIIIa je exprimována na makrofázích, NK buňkách a některých T buňkách. Fc gama RIIIb je exprimován na granulocytech a má nízkou afinitu k IgG.
-
Fc epsilon RI je receptor s vysokou afinitou k IgE, který je prokázán na žírných buňkách a bazofilech. Podílí se na alergické reakci.
-
Fc epsilon RII je exprimován na leukocytech a lymfocytech a má homologii s lektinem vážícím manózu.
Genetika imunoglobulinů
Imunitní systém může reagovat na mnoho antigenů tvorbou obrovské rozmanitosti imunoglobulinů produkovaných plazmatickými buňkami. Segmenty genů V a J kódují lehké řetězce imunoglobulinů. Výše uvedené geny, kromě segmentů genu D, kódují těžké řetězce. Mechanismy, které přispívají k této velké rozmanitosti imunoglobulinových specifit, zahrnují somatickou mutaci (geny pro těžké a lehké řetězce imunoglobulinů procházejí po stimulaci antigenem strukturálními modifikacemi) a přítomnost mnoha genů oblasti V v zárodečné linii (rozmanitost protilátek vzniká také při rekombinaci mnoha genů V se segmenty J a D). K rozmanitosti imunoglobulinových molekul přispívá také genová konverze, rekombinační nepřesnosti, přidávání nukleotidů a rozmanité těžké a lehké řetězce.
.