Funkcja
Podstawowa struktura i funkcja immunoglobulin
Przeciwciała lub immunoglobuliny mają dwa łańcuchy lekkie i dwa łańcuchy ciężkie w układzie struktury lekki-ciężki-lekki. Łańcuchy ciężkie różnią się między klasami. Posiadają jeden region Fc, który pośredniczy w funkcjach biologicznych (np. zdolność wiązania się z receptorami komórkowymi) oraz region Fab, w którym znajdują się miejsca wiążące antygen. Łańcuchy są złożone w regiony zwane domenami. W zależności od klasy, w łańcuchu ciężkim występują 4 lub 5 domen, a w łańcuchu lekkim dwie domeny. W regionach hiperwzmiennych (HRR) znajdują się miejsca wiążące antygen. W domenach V każdego łańcucha lekkiego i ciężkiego znajdują się trzy HRR. Składają się one w regiony, które tworzą 2 miejsca wiążące antygen na końcu każdego monomeru. Wszystkie przeciwciała wykazują jedną lub więcej funkcji (dwufunkcyjne), w tym aktywację układu dopełniacza, opsonizację drobnoustrojów w celu ich łatwego fagocytowania, zapobieganie przyczepianiu się drobnoustrojów do powierzchni błon śluzowych oraz neutralizację toksyn i wirusów.
Immunoglobulina M
IgM ma masę cząsteczkową 970 Kd i średnie stężenie w surowicy 1,5 mg/ml. Jest wytwarzana głównie w pierwotnej odpowiedzi immunologicznej na czynniki zakaźne lub antygeny. Jest pentamerem i aktywuje klasyczny szlak układu dopełniacza. IgM jest uważana za silną aglutyninę (np. izoaglutynina anty-A i anty-B obecna odpowiednio w krwi typu B i typu A), a monomer IgM jest wykorzystywany jako receptor komórek B (BCR).
Immunoglobulina G
IgG jest monomerem o przybliżonej masie cząsteczkowej 146 Kd i stężeniu w surowicy 9,0 mg/ml. Mówi się, że IgG jest dwuwartościowa, tzn. posiada dwa identyczne miejsca wiążące antygen, które składają się z 2 łańcuchów L i 2 łańcuchów H połączonych wiązaniami disulfidowymi. IgG jest syntetyzowana głównie we wtórnej odpowiedzi immunologicznej na patogeny. IgG może aktywować klasyczną ścieżkę układu dopełniacza, a także wykazuje silne działanie ochronne. Cztery podklasy IgG to IgG1, IgG2, IgG3 i IgG4. IgG1 stanowi około 65% całkowitej ilości IgG. IgG2 tworzy ważną obronę gospodarza przed bakteriami, które są zamknięte. IgG jest jedyną immunoglobuliną, która przechodzi przez łożysko, ponieważ jej część Fc wiąże się z receptorami obecnymi na powierzchni łożyska, chroniąc noworodka przed chorobami zakaźnymi. IgG jest zatem najobficiej występującym przeciwciałem u noworodków.
Immunoglobulina A
IgA występuje w 2 różnych strukturach molekularnych: monomerycznej (surowica) i dimerycznej (wydzielnicza). IgA w surowicy ma masę cząsteczkową 160 Kd, a jej stężenie w surowicy wynosi 3 mg/mL. Wydzielnicze IgA (sIgA) ma masę cząsteczkową 385 Kd i średnie stężenie w surowicy 0,05 mg/mL. Jako główne przeciwciało w wydzielinach IgA występuje w ślinie, łzach, siarze oraz wydzielinach jelit, dróg rodnych i układu oddechowego.
Występuje w błonach śluzowych jako dimer (z łańcuchem J, gdy jest wydzielany) i chroni powierzchnie nabłonka układu oddechowego, pokarmowego i moczowo-płciowego. IgA posiada składnik wydzielniczy, który zapobiega jej trawieniu enzymatycznemu. Aktywuje alternatywny szlak aktywacji układu dopełniacza.
Immunoglobulina E
IgE jest monomerem. Jej masa cząsteczkowa wynosi 188 Kd, a stężenie w surowicy 0,00005 mg/mL. Chroni przed pasożytami, a także wiąże się z receptorami o wysokim powinowactwie na mastocytach i bazofilach wywołując reakcje alergiczne. IgE jest uważana za najważniejszą obronę gospodarza przed różnymi zakażeniami pasożytniczymi, do których należą Strongyloides stercoralis, Trichinella spiralis, Ascaris lumbricoides oraz tęgoryjce Necator americanus i Ancylostoma duodenale.
Immunoglobulina D
IgD jest monomerem o masie cząsteczkowej 184 Kd. IgD występuje w niewielkiej ilości w surowicy (0,03 mg/mL) i ma nieznaną funkcję przeciw patogenom. Uważa się ją za BCR. IgD może odgrywać istotną rolę w wywołanym przez antygen różnicowaniu limfocytów.
Receptory dla immunoglobulin
Aby immunoglobuliny mogły spełniać różne funkcje biologiczne, powinny oddziaływać z receptorami, które są głównie wyrażone na komórkach jednojądrzastych, komórkach tucznych, neutrofilach, komórkach naturalnych zabójców i eozynofilach. Ponownie, wiązanie się z tymi receptorami jest niezbędne dla funkcji immunoglobulin. Promuje ona kilka działań, w tym fagocytozę bakterii (opsonizacja); degranulację komórek tucznych (widoczną w nadwrażliwości typu I lub odpowiedzi alergicznej); zabijanie guzów; oraz aktywację komórek prezentujących antygen, w tym makrofagów i komórek dendrytycznych, które prezentują antygeny limfocytom T w celu wytworzenia komórkowych i humoralnych odpowiedzi immunologicznych.
Następujące receptory immunoglobulinowe:
-
Fc gamma RI (CD64) wiąże się z monomerycznymi IgG, ulega ekspresji na fagocytach i jest zaangażowany w fagocytozę kompleksów immunologicznych.
-
Fc gamma RII (CD32) przyłącza się do komórek B, monocytów/makrofagów (fagocytów) i granulocytów. Na komórkach B reguluje aktywację komórek w obecności wysokiego miana przeciwciał.
-
Fc gamma RIII (CD16) ma 2 typy. Fc gamma RIIIa ulega ekspresji na makrofagach, komórkach NK i niektórych limfocytach T. Fc gamma RIIIb występuje na granulocytach i ma niskie powinowactwo do IgG.
-
Fc epsilon RI jest receptorem o wysokim powinowactwie do IgE, który występuje na komórkach tucznych i bazofilach. Wiąże się z odpowiedzią alergiczną.
-
Fc epsilon RII ulega ekspresji na leukocytach i limfocytach i wykazuje homologię z lektyną wiążącą mannozę.
Genetyka immunoglobulin
Układ odpornościowy może odpowiadać na wiele antygenów poprzez wytwarzanie ogromnej różnorodności immunoglobulin produkowanych przez komórki plazmatyczne. Segmenty genów V i J kodują łańcuchy lekkie immunoglobulin. Powyższe geny, oprócz segmentów genu D, kodują łańcuchy ciężkie. Mechanizmy, które przyczyniają się do tak dużej różnorodności swoistości immunoglobulin, obejmują mutacje somatyczne (geny łańcuchów ciężkich i lekkich immunoglobulin ulegają modyfikacjom strukturalnym po stymulacji antygenowej) oraz obecność wielu genów regionu V w linii zarodkowej (różnorodność przeciwciał powstaje również wtedy, gdy liczne geny V ulegają rekombinacji z segmentami J i D). Konwersja genów, niedokładności rekombinacyjne, dodawanie nukleotydów oraz różne łańcuchy ciężkie i lekkie również przyczyniają się do różnorodności cząsteczek immunoglobulin.
.