Sisu
- Immunoglobuliinide üldised omadused
- Immunoglobuliini püsivate ja muutlike regioonide funktsioonid
- IgA
- IgD
- IgE
- IgG
- IgM
- Märkus antikehade mitmekesisuse kohta
Immunoglobuliinid, mida nimetatakse ka antikehadeks, on glükoproteiini molekulid, mis moodustavad olulise osa immuunsussüsteemist, mis vastutab üldisemalt nakkushaiguste ja võõraste "sissetungide" vastu võitlemise eest. Antikehi, mida sageli lühendatakse kui Ig, leidub inimeste ja muude selgroogsete loomade veres ja muudes kehavedelikes. Need aitavad tuvastada ja hävitada võõraid aineid nagu mikroobid (nt bakterid, algloomade parasiidid ja viirused).
Immunoglobuliinid liigitatakse viide kategooriasse: IgA, IgD, IgE, IgG ja IgM. Inimese kehas leidub märkimisväärses koguses ainult IgA, IgG ja IgM, kuid kõik need on inimese immuunvastuse olulised või potentsiaalselt olulised toetajad.
Immunoglobuliinide üldised omadused
Immunoglobuliine toodavad B-lümfotsüüdid, mis on leukotsüütide (valgete vereliblede) klass. Need on sümmeetrilised Y-kujulised molekulid, mis koosnevad kahest pikemast raskest (H) ahelast ja kahest lühemast kergest (L) ahelast. Skemaatiliselt hõlmab Y "vars" kahte L-ahelat, mis jagunevad immunoglobuliini molekuli põhjast ülespoole umbes pooleks ja lahkuvad umbes 90-kraadise nurga all. Kaks L-ahelat kulgevad mööda Y "harude" väliskülgi või H-ahelate osi lõhepunkti kohal. Seega koosnevad nii vars (kaks H ahelat) kui ka mõlemad "haru" (üks H ahel, üks L ahel) kahest paralleelsest ahelast. L-ahelaid on kahte tüüpi: kappa ja lambda. Need ahelad interakteeruvad kõik üksteisega kas disulfiidsidemete (S-S) või vesiniksidemete kaudu.
Immunoglobuliinid võib jagada ka konstantseteks (C) ja muutuvateks (V) osadeks. C-osad suunavad tegevusi, milles osalevad kõik või enamus immunoglobuliine, samas kui V-alad seonduvad spetsiifiliste antigeenidega (st valkudega, mis annavad märku konkreetse bakteri, viiruse või muu võõra molekuli või üksuse olemasolust). Antikehade "relvi" nimetatakse formaalselt Fab-piirkondadeks, kus "Fab" tähendab "antigeeni siduvat fragmenti"; selle V-osa hõlmab ainult Fab-piirkonna esimest 110 aminohapet, mitte kogu asja, kuna Y-i hargnemispunktile kõige lähedasemad Fab-harude osad on erinevate antikehade vahel üsna konstantsed ja neid peetakse C-osaks piirkonnas.
Analoogia mõttes kaaluge tüüpilist autovõtit, millel on osa, mis on enamikul võtmetel ühine, olenemata konkreetsest sõidukist, mille jaoks võti on ette nähtud (nt osa, mida hoiate käes, kui kasutate seda) ja osa, mis on spetsiifiline ainult kõnealusele sõidukile. Käepidemeosa saab võrrelda antikeha C-komponendiga ja spetsialiseeritud osa V-komponendiga.
Immunoglobuliini püsivate ja muutlike regioonide funktsioonid
Y-harust allapoole jäävat C-komponendi osa, mida nimetatakse Fc-piirkonnaks, võib pidada antikeha toimimise ajuks. Pole tähtis, mida V-piirkond on ette nähtud teatud tüüpi antikehade jaoks, kontrollib C-piirkond oma funktsioonide täitmist. IgG ja IgM C-piirkond aktiveerib komplemendi rada, mis on mittespetsiifiliste "esimese kaitseliini" immuunvastuste komplekt, mis on seotud põletiku, fagotsütoosi (milles spetsialiseerunud rakud võõrkehasid füüsiliselt hõlmavad) ja raku lagunemisega. IgG C-piirkond seostub nende fagotsüütide, aga ka "looduslike tapja" (NK) rakkudega; IgE C-piirkond seostub nuumrakkude, basofiilide ja eosinofiilidega.
Mis puutub V-piirkonna üksikasjadesse, siis see immunoglobuliini molekuli tugevalt varieeruv riba jaguneb ise hüpervarieeruvaks ja raamistikupiirkonnaks. Mitmekesisus hüpervarieeruval põhjusel, nagu teie intuitsioon ilmselt soovitab, on vastutav imelise antigeenide hulga eest, mida immunoglobuliinid on võimelised ära tundma, võtme-lukku-stiilis.
IgA
IgA moodustab inimese süsteemis umbes 15 protsenti antikehadest, muutes selle immunoglobuliini teiseks levinumaks tüübiks. Vereseerumis leitakse siiski vaid umbes 6 protsenti. Seerumis leitakse seda monomeersel kujul - see tähendab Y-kujulise üksikmolekulina, nagu eespool kirjeldatud. Oma sekretooriumis eksisteerib see aga dimeerina ehk kahe Y-monomeerina, mis on omavahel seotud. Tegelikult on dimeerne vorm tavalisem, kuna IgA-d nähakse väga erinevates bioloogilistes sekretsioonides, sealhulgas piimas, süljes, pisarates ja limas. See kipub olema mittespetsiifiline välismaiste esinemiste tüüpide osas, millele see on suunatud. Selle olemasolu limaskestadel muudab selle oluliseks väravavalvuriks füüsiliselt haavatavates kohtades või kohtades, kus mikroobid võivad hõlpsasti kehas sügavamaid võimalusi leida.
IgA poolväärtusaeg on viis päeva. Sekretoorne vorm on kokku neli kohta, kus antigeene siduda, kaks Y-monomeeri kohta. Neid nimetatakse õigesti epitoopi siduvateks saitideks, kuna epitoop on iga sissetungija spetsiifiline osa, mis kutsub esile immuunreaktsiooni. Kuna IgA-d leidub seedeensüümide kõrge sisaldusega limaskestades, omab IgA sekretoorset komponenti, mis hoiab ära nende ensüümide lagunemise.
IgD
IgD on viiest immunoglobuliinide klassist kõige haruldasem, moodustades umbes 0,2 protsenti seerumi antikehadest või umbes 1 500-st. See on monomeer ja sellel on kaks epitoopi siduvat saiti.
IgD leitakse B-lümfotsüütide pinnale B-raku retseptorina (nimetatakse ka sIg), kus usutakse, et see kontrollib B-lümfotsüütide aktiveerimist ja allasurumist vastusena vereplasmas ringlevate immumoglobuliinide signaalidele. IgD võib olla B-lümfotsüütide aktiivse elimineerimise tegur, tekitades isereageerivaid autoantikehi. Ehkki tundub uudishimulik, et antikehad rünnaksid neid kunagi valmistavaid rakke, võib mõnikord selline kõrvaldamine kontrollida liiga koormavat või valesti suunatud immuunvastust või viia B-rakud basseinist välja, kui need on kahjustatud ja ei sünteesita enam kasulikke tooteid.
Lisaks sellele, et IgD on tegelikult rakupinna retseptor, leitakse IgD vähemal määral ka veres ja lümfivedelikus. Samuti arvatakse, et mõnedel inimestel on vaja reageerida penitsilliini teatud hapteenidega (antigeensed subühikud), mis on põhjus, miks mõned inimesed on selle antibiootikumi suhtes allergilised; see võib reageerida samal viisil ka tavaliste kahjutute verevalkudega, põhjustades sellega autoimmuunvastuse.
IgE
IgE moodustab seerumi antikehadest vaid umbes 0,002 protsenti ehk umbes 1/50 000th kõigist ringlevatest immunoglobuliinidest. Sellegipoolest mängib see immuunvastuses olulist rolli.
Nagu IgD, on ka IgE monomeer ja sellel on kaks antigeenset seondumissaiti, üks mõlemal "harul". Selle poolväärtusaeg on kaks päeva. See on seotud nuumrakkude ja basofiilidega, mis ringlevad veres. Sellisena on see allergiliste reaktsioonide vahendaja. Kui antigeen seob nuumrakuga seotud IgE molekuli Fab osa, vabastab see nuumraku histamiini vereringesse. IgE osaleb ka algloomade sortide parasiitide lüüsis või keemilises lagunemises (mõelge amööbidele ja teistele üherakulistele või mitmerakulistele sissetungijatele). IgE valmistatakse ka vastusena helmintide (parasiitsete usside) ja teatud lülijalgsete esinemisele.
Kohati mängib IgE kaudset rolli ka immuunvastuses, stimuleerides teisi immuunkomponente. IgE võib kaitsta limaskesta pindu, põhjustades põletikku. Võite arvata, et põletik tähendab midagi ebasoovitavat, kuna see kipub tekitama valu ja turset. Kuid paljude teiste immuunsete eeliste hulgas võimaldab põletik IgG-d, mis on komplemendiradade valgud, ja valgeid vereliblesid siseneda kudedesse sissetungijatega silmitsi seismiseks.
IgG
IgG on inimese kehas domineeriv antikeha, mis moodustab ilmatu 85 protsenti kõigist immunoglobuliinidest. Osaliselt on selle põhjuseks pikk, ehkki varieeruv poolväärtusaeg seitse kuni 23 päeva, sõltuvalt kõnealusest IgG alaklassist.
Nagu viis viiest immunoglobuliini tüübist, eksisteerib IgG ka monomeerina. Seda leidub peamiselt veres ja lümfis. Sellel on ainulaadne võime platsentat ületada rasedatel, võimaldades sellel kaitsta loodet ja vastsündinut. Selle peamine tegevus hõlmab fagotsütoosi tugevdamist makrofaagides (spetsialiseerunud "sööjarakkudes") ja neutrofiilides (teist tüüpi valged verelibled); toksiinide neutraliseerimine; ning viiruste inaktiveerimine ja bakterite tapmine. See annab IgG-le laia funktsioonide paleti, sobides süsteemis nii levinud antikehaga. Kui sissetungija on kohal, on see tavaliselt antikeha teine, järgides IgM-i tähelepanelikult. Selle esinemine on kerede anamnestilise vastuse korral märkimisväärselt suurenenud. "Anamnestic" tähendab "unustamata" ja IgM vastab sissetungijale, kellega ta on varem kokku puutunud, kohese arvu tõusuga. Lõpuks võib IgG Fc osa seonduda NK-rakkudega, et käivitada protsess, mida nimetatakse antikehadest sõltuvaks raku vahendatud tsütotoksilisuseks ehk ADCC, mis võib tappa või piirata sissetungijate mikroobide mõju.
IgM
IgM on immunoglobuliinide koloss. See eksisteerib pentameetrina või viie seotud IgM-monomeeri rühmana. IgM-l on lühike poolestusaeg (umbes viis päeva) ja see moodustab seerumi antikehadest umbes 13–15 protsenti. Oluline on see, et see on ka esimene kaitseliin oma nelja antikeha õe ja venna seas, olles esimene immunoglobuliin, mis on valmistatud tüüpilise immunoloogilise vastuse ajal.
Kuna IgM on pentameer, on sellel 10 epitoopi siduvat saiti, muutes selle ägedaks vastaseks. Selle viis Fc osa, nagu enamiku teiste immunoglobuliinide osad, suudavad aktiveerida komplemendi-valgu rada ja "esimese reageerijana" on selles osas kõige tõhusam antikeha tüüp. IgM aglutineerib sissetungivat materjali, sundides üksikud tükid kehast eemalduma, et neid kehast kergemini eemaldada. See soodustab ka mikroorganismide lüüsimist ja fagotsütoosi, eriti afiinsusega bakterite väljatõrjumise suhtes.
IgM monomeersed vormid eksisteerivad ja neid leidub peamiselt B-lümfotsüütide pinnal retseptoritena või sIg-na (nagu IgD korral). Huvitav on see, et keha on juba täiskasvanute IgM-taseme juba üheksa kuu vanuseks tootnud.
Märkus antikehade mitmekesisuse kohta
Tänu kõigi viie immunoglobuliini Fab-komponendi hüpervarieeruva osa väga suurele varieeruvusele saab viies formaalses klassis luua unikaalsete antikehade astronoomilise arvu. Seda täiendab asjaolu, et L- ja H-ahelates on ka mitmeid isotüüpe ehk ahelaid, mis on pealiskaudselt ühesuguse paigutusega, kuid sisaldavad erinevaid aminohappeid. Tegelikult on 45 erinevat "kappa" L-ahela geeni, 34 "lambda" L-ahela geeni ja 90 H-ahela geene kokku 177, mis omakorda annab üle kolme miljoni unikaalse geenikombinatsiooni.
See on evolutsiooni ja ellujäämise seisukohast mõistlik. Immuunsussüsteem peab olema mitte ainult valmis sissetungijatega silmitsi seisma, millest ta juba "teada" on, vaid peab olema ka valmis looma optimaalse reageeringu sissetungijatele, keda ta pole kunagi näinud või mis on selles osas täiesti uus iseloom, näiteks gripiviirustena, mis on ise mutatsioonide kaudu välja arenenud. Vastuvõtva peremehe ja sissetungija vaheline interaktsioon aja jooksul ning mikroobide ja selgroogsete liikide vahel pole tegelikult muud kui käimasolev ja lõpmatu "võidurelvastumine".