Toiminta
Immunoglobuliinin perusrakenne ja toiminta
Vasta-aineissa eli immunoglobuliineissa on kaksi kevyttä ketjua ja kaksi raskasta ketjua kevyt-raskas-raskas-kevyt-rakenteisessa järjestelyssä. Raskaat ketjut eroavat luokittain. Niillä on yksi Fc-alue, joka välittää biologisia toimintoja (esim. sitoutumiskykyä solureseptoreihin) ja Fab-alue, jossa sijaitsevat antigeenin sitoutumiskohdat. Ketjut on taitettu alueiksi, joita kutsutaan domeeneiksi. Raskaassa ketjussa on luokasta riippuen 4 tai 5 aluetta ja kevyessä ketjussa kaksi aluetta. Hypervariaabeleilla alueilla (HRR) sijaitsevat antigeenin sitoutumiskohdat. Sekä kevyen että raskaan ketjun V-domeeneissa on kolme HRR-aluetta. Nämä taittuvat alueiksi, jotka tuottavat 2 antigeenin sitoutumiskohtaa kunkin monomeerin kärkeen. Kaikilla vasta-aineilla on yksi tai useampi toiminto (bifunktionaalinen), mukaan lukien komplementtijärjestelmän aktivointi, mikrobien opsonointi helposti fagosytoitaviksi, mikrobien kiinnittymisen estäminen limakalvopinnoille sekä toksiinien ja virusten neutralointi.
Immunoglobuliini M
IgM:n molekyylipaino on 970 Kd ja keskimääräinen seerumikonsentraatio 1,5 mg/ml. Sitä tuotetaan pääasiassa primaarisessa immuunivasteessa tartunnanaiheuttajille tai antigeeneille. Se on pentameeri ja aktivoi komplementtijärjestelmän klassisen reitin. IgM:ää pidetään voimakkaana agglutiniinina (esim. anti-A- ja anti-B-isoagglutiniini, joita esiintyy B- ja A-veriryhmässä), ja IgM:n monomeeria käytetään B-solureseptorina (BCR).
Immunoglobuliini G
IgG on monomeeri, jonka likimääräinen molekyylipaino on 146 Kd:tä ja seerumikonsentraatio 9,0 mg/ml. IgG:n sanotaan olevan kaksiarvoinen eli sillä on kaksi identtistä antigeenin sitoutumiskohtaa, jotka koostuvat kahdesta L-ketjusta ja kahdesta H-ketjusta, jotka on yhdistetty disulfidisidoksilla. IgG:tä syntetisoidaan pääasiassa sekundaarisessa immuunivasteessa taudinaiheuttajille. IgG voi aktivoida komplementtijärjestelmän klassisen reitin, ja se on myös erittäin suojaava. IgG:n neljä alaluokkaa ovat IgG1, IgG2, IgG3 ja IgG4. IgG1:n osuus IgG:n kokonaismäärästä on noin 65 prosenttia. IgG2 muodostaa tärkeän isännän puolustuksen kapseloituja bakteereja vastaan. IgG on ainoa immunoglobuliini, joka läpäisee istukan, sillä sen Fc-osa sitoutuu istukan pinnalla oleviin reseptoreihin ja suojaa vastasyntynyttä infektiosairauksilta. IgG on näin ollen vastasyntyneiden runsain vasta-aine.
Immunoglobuliini A
IgA esiintyy kahtena eri molekyylirakenteena: monomeerisena (seerumissa) ja dimeerisenä rakenteena (eritys). Seerumin IgA:n molekyylipaino on 160 Kd ja seerumin pitoisuus 3 mg/ml. Erittyvän IgA:n (sIgA) molekyylipaino on 385 Kd ja keskimääräinen seerumipitoisuus 0,05 mg/ml. Koska IgA on eritteiden tärkein vasta-aine, sitä esiintyy syljessä, kyynelissä, ternimaidossa sekä suoliston, sukuelinten ja hengitysteiden eritteissä.
Se esiintyy limakalvoilla dimeerinä (J-ketjun kanssa, kun se erittyy) ja suojaa hengitysteiden, ruoansulatuskanavan ja virtsateiden epiteelipintoja. IgA:lla on sekretorinen komponentti, joka estää sen entsymaattisen pilkkoutumisen. Se aktivoi komplementtijärjestelmän vaihtoehtoisen aktivoitumisreitin.
Immunoglobuliini E
IgE on monomeeri. Sen molekyylipaino on 188 Kd ja pitoisuus seerumissa 0,00005 mg/ml. Se suojaa loisia vastaan ja sitoutuu myös syöttösolujen ja basofiilien korkean affiniteetin reseptoreihin aiheuttaen allergisia reaktioita. IgE:tä pidetään isännän tärkeimpänä puolustuskeinona erilaisia loisinfektioita vastaan, joihin kuuluvat Strongyloides stercoralis, Trichinella spiralis, Ascaris lumbricoides sekä koukkumadot Necator americanus ja Ancylostoma duodenale.
Immunoglobuliini D
IgD on monomeeri, jonka molekyylipaino on 184 Kd. IgD:tä esiintyy seerumissa niukka määrä (0,03 mg/ml), ja sillä on tuntematon tehtävä taudinaiheuttajia vastaan. Sitä pidetään BCR:nä. IgD:llä saattaa olla olennainen rooli antigeenin laukaisemassa lymfosyyttien erilaistumisessa.
Immunoglobuliinien reseptorit
Jotta immunoglobuliinit täyttäisivät erilaisia biologisia toimintoja, niiden pitäisi olla vuorovaikutuksessa reseptorien kanssa, joita ilmentyvät pääasiassa mononukleaarisoluissa, syöttösoluissa, neutrofiileissä, luonnollisissa tappajasoluissa ja eosinofiileissä. Näihin reseptoreihin sitoutuminen on taas välttämätöntä immunoglobuliinien toiminnalle. Se edistää useita toimintoja, kuten bakteerien fagosytoosia (opsonisaatio), syöttösolujen degranulaatiota (kuten tyypin I yliherkkyysreaktiossa tai allergisessa reaktiossa), kasvainten tappamista ja antigeeniä esittelevien solujen, kuten makrofagien ja dendriittisolujen, aktivoitumista, jotka esittelevät antigeenejä T-lymfosyyteille solu- ja humoraalisten immuunivasteiden aikaansaamiseksi.
Immunoglobuliinireseptoreita ovat:
-
Fc gamma RI (CD64) sitoutuu monomeeriseen IgG:hen ilmentyy fagosyyteissä ja osallistuu immuunikompleksien fagosytointiin.
-
Fc gamma RII (CD32) kiinnittyy B-soluihin, monosyytteihin/makrofageihin (fagosyytteihin) ja granulosyytteihin. B-soluissa säätelee solujen aktivaatiota korkean vasta-ainetitterin läsnä ollessa.
-
Fc gamma RIII (CD16) on 2 tyyppiä. Fc gamma RIIIa ilmentyy makrofageissa, NK-soluissa ja joissakin T-soluissa. Fc gamma RIIIb ilmentyy granulosyyteissä, ja sillä on alhainen affiniteetti IgG:tä kohtaan.
-
Fc epsilon RI on IgE:n korkea-affiniteettireseptori, joka näkyy syöttösoluissa ja basofiileissä. Se liittyy allergiseen vasteeseen.
-
Fc epsilon RII ilmentyy leukosyyteissä ja lymfosyyteissä, ja sillä on homologiaa mannoosia sitovan lektiinin kanssa.
Immunoglobuliinien genetiikka
Immuunijärjestelmä voi reagoida moniin antigeeneihin synnyttämällä valtavan moninaisuuden immunoglobuliineja, joita plasmasolut tuottavat. V- ja J-geenisegmentit koodaavat immunoglobuliinien kevytketjuja. Edellä mainitut geenit sekä D-geenisegmentit koodaavat raskaita ketjuja. Immunoglobuliinispesifisyyksien suureen monimuotoisuuteen vaikuttavat mekanismit ovat somaattinen mutaatio (immunoglobuliinien raskaiden ja kevyiden ketjujen geeneissä tapahtuu rakenteellisia muutoksia antigeenistimulaation jälkeen) ja useiden V-alueen geenien esiintyminen sukusolulinjassa (vasta-aineiden monimuotoisuus syntyy myös silloin, kun lukuisat V-geenit yhdistyvät uudelleen J- ja D-segmenttien kanssa). Geenien muuntuminen, rekombinaation epätarkkuudet, nukleotidien lisäys sekä raskaiden ja kevyiden ketjujen valikoituminen vaikuttavat myös immunoglobuliinimolekyylien monimuotoisuuteen.