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Funzione

Struttura e funzione di base delle immunoglobuline

Gli anticorpi o immunoglobuline hanno due catene leggere e due catene pesanti in una disposizione di struttura leggera-pesante-pesante-leggera. Le catene pesanti differiscono tra le classi. Hanno una regione Fc che media le funzioni biologiche (ad esempio, la capacità di legame ai recettori cellulari) e una regione Fab, dove risiedono i siti di legame all’antigene. Le catene sono ripiegate in regioni chiamate domini. Ci sono 4 o 5 domini nella catena pesante, a seconda della loro classe, e due domini nella catena leggera. Nelle regioni ipervariabili (HRR) risiedono i siti di legame con l’antigene. Ci sono tre HRR nei domini V di ogni catena leggera e pesante. Queste si piegano in regioni che producono 2 siti di legame con l’antigene sulla punta di ogni monomero. Tutti gli anticorpi presentano una o più funzioni (bifunzionali) tra cui l’attivazione del sistema del complemento, l’opsonizzazione dei microbi per essere facilmente fagocitati, la prevenzione dell’attacco dei microbi alle superfici delle mucose e la neutralizzazione di tossine e virus.

Immunoglobulina M

IgM ha un peso molecolare di 970 Kd e una concentrazione sierica media di 1,5 mg/ml. Viene prodotta principalmente nella risposta immunitaria primaria ad agenti infettivi o antigeni. È un pentamero e attiva la via classica del sistema del complemento. L’IgM è considerata una potente agglutinina (ad esempio, l’isoagglutinina anti-A e anti-B presente rispettivamente nel sangue di tipo B e di tipo A) e un monomero di IgM è usato come recettore delle cellule B (BCR).

Immunoglobulina G

IgG è un monomero con un peso molecolare approssimativo di 146 Kd e una concentrazione sierica di 9,0 mg/mL. Si dice che le IgG siano divalenti, cioè che abbiano due siti identici di legame all’antigene che comprendono 2 catene L e 2 catene H unite da legami disolfuro. Le IgG sono sintetizzate principalmente nella risposta immunitaria secondaria agli agenti patogeni. Le IgG possono attivare la via classica del sistema del complemento e sono anche altamente protettive. Le quattro sottoclassi di IgG includono IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4. Le IgG1 rappresentano circa il 65% delle IgG totali. IgG2 forma un’importante difesa dell’ospite contro i batteri che sono incapsulati. Le IgG sono l’unica immunoglobulina che attraversa la placenta poiché la sua porzione Fc si lega ai recettori presenti sulla superficie della placenta, proteggendo il neonato dalle malattie infettive. Le IgG sono quindi l’anticorpo più abbondante presente nei neonati.

Immunoglobulina A

Le IgA si presentano in 2 diverse strutture molecolari: struttura monomerica (siero) e dimerica (secretoria). Le IgA sieriche hanno un peso molecolare di 160 Kd e una concentrazione sierica di 3 mg/mL. Le IgA secretorie (sIgA) hanno un peso molecolare di 385 Kd e una concentrazione sierica media di 0,05 mg/mL. Essendo l’anticorpo principale nelle secrezioni IgA si trova nella saliva, nelle lacrime, nel colostro e nelle secrezioni intestinali, genitali e respiratorie.

Appare nelle membrane delle mucose come dimero (con la catena J quando viene secreto) e protegge le superfici epiteliali del sistema respiratorio, digestivo e genitourinario. Le IgA possiedono una componente secretoria che impedisce la loro digestione enzimatica. Attiva la via alternativa di attivazione del sistema del complemento.

Immunoglobulina E

IgE è un monomero. Ha un peso molecolare di 188 Kd e una concentrazione sierica di 0,00005 mg/mL. Protegge dai parassiti e si lega anche ai recettori ad alta affinità sui mastociti e i basofili causando reazioni allergiche. Le IgE sono considerate la più importante difesa dell’ospite contro diverse infezioni parassitarie che includono Strongyloides stercoralis, Trichinella spiralis, Ascaris lumbricoides, e gli anchilostomi Necator americanus e Ancylostoma duodenale.

Immunoglobulina D

IgD è un monomero con un peso molecolare di 184 Kd. L’IgD è presente in una quantità esigua nel siero (0,03 mg/mL) e ha una funzione sconosciuta contro gli agenti patogeni. È considerata un BCR. IgD può svolgere un ruolo essenziale nella differenziazione dei linfociti innescata dall’antigene.

Ricettori per le immunoglobuline

Perché le immunoglobuline svolgano varie funzioni biologiche, devono interagire con i recettori che sono espressi principalmente sulle cellule mononucleate, i mastociti, i neutrofili, le cellule natural killer e gli eosinofili. Anche in questo caso, il legame con questi recettori è essenziale per le funzioni delle immunoglobuline. Promuove diverse attività tra cui la fagocitosi dei batteri (opsonizzazione); la degranulazione dei mastociti (come visto nell’ipersensibilità di tipo I o nella risposta allergica); l’uccisione dei tumori; e l’attivazione delle cellule presentanti l’antigene, tra cui macrofagi e cellule dendritiche, che presentano antigeni ai linfociti T per la generazione di risposte immunitarie cellulari e umorali.

Sono recettori delle immunoglobuline:

1. Fc gamma RI (CD64) si lega alle IgG monomeriche, è espresso sui fagociti ed è coinvolto nella fagocitosi degli immunocomplessi.
2. Fc gamma RII (CD32) si lega alle cellule B, ai monociti/macrofagi (fagociti) e ai granulociti. Sulle cellule B regola l’attivazione cellulare in presenza di un alto titolo di anticorpi.
3. Fc gamma RIII (CD16) ha 2 tipi. Fc gamma RIIIa è espressa su macrofagi, cellule NK e alcune cellule T. Fc gamma RIIIb è espresso sui granulociti e ha una bassa affinità per le IgG.
4. Fc epsilon RI è un recettore ad alta affinità per le IgE che si trova sui mastociti e sui basofili. Comporta una risposta allergica.
5. Fc epsilon RII è espresso su leucociti e linfociti e ha omologia con la lectina legante il mannosio.

Genetica delle immunoglobuline

Il sistema immunitario può rispondere a molti antigeni generando una vasta diversità di immunoglobuline prodotte dalle cellule plasmatiche. I segmenti del gene V e J codificano le catene leggere delle immunoglobuline. I suddetti geni, oltre ai segmenti del gene D, codificano le catene pesanti. I meccanismi che contribuiscono a questa grande diversità di specificità delle immunoglobuline includono la mutazione somatica (i geni delle catene pesanti e leggere delle immunoglobuline subiscono modifiche strutturali dopo la stimolazione dell’antigene) e la presenza di più geni della regione V nella linea germinale (la diversità degli anticorpi nasce anche quando numerosi geni V si ricombinano con i segmenti J e D). La conversione genica, le imprecisioni di ricombinazione, l’aggiunta di nucleotidi e le catene pesanti e leggere assortite contribuiscono anche alla diversità delle molecole di immunoglobuline.