IMMUNOGLOBULINY: BUDOWA, RODZAJE I FUNKCJE - ANATOMIA I FIZJOLOGIA - 2026

W immunoglobuliny są cząsteczki wytworzone komórki B i komórki plazmatyczne, które pomagają obrony organizmu. Składają się z biomolekuły glikoproteiny należącej do układu odpornościowego. Są jednym z najobficiej występujących białek w surowicy krwi, po albuminie.

Przeciwciało to inna nazwa immunoglobulin, które są uważane za globuliny ze względu na ich zachowanie w elektroforezie zawierającej je surowicy krwi. Cząsteczka immunoglobuliny może być prosta lub złożona, w zależności od tego, czy występuje jako monomer, czy jest polimeryzowana.

Wspólna struktura immunoglobulin jest podobna do litery „Y”. Istnieje pięć typów immunoglobulin, które wykazują różnice morfologiczne, funkcjonalne i lokalizacyjne w organizmie. Strukturalne różnice przeciwciał nie dotyczą kształtu, ale składu; każdy typ ma określony cel.

Odpowiedź immunologiczna promowana przez immunoglobuliny jest wysoce specyficznym i bardzo złożonym mechanizmem. Bodziec do jego wydzielania przez komórki jest aktywowany w obecności obcych czynników, takich jak bakterie. Rolą immunoglobuliny będzie związanie się z obcym elementem i jego eliminacja.

Immunoglobuliny lub przeciwciała mogą być obecne zarówno we krwi, jak i na błoniastej powierzchni narządów. Te biocząsteczki stanowią ważne elementy w systemie obronnym organizmu człowieka.

Struktura

Struktura przeciwciał zawiera aminokwasy i węglowodany, czyli oligosacharydy. Przeważająca obecność aminokwasów, ich ilość i rozmieszczenie decyduje o budowie immunoglobuliny.

Jak wszystkie białka, immunoglobuliny mają struktury pierwszorzędowe, drugorzędowe, trzeciorzędowe i czwartorzędowe, decydujące o ich typowym wyglądzie.

Ze względu na liczbę prezentowanych aminokwasów immunoglobuliny mają dwa typy łańcuchów: łańcuch ciężki i łańcuch lekki. Ponadto, zgodnie z sekwencją aminokwasów w swojej strukturze, każdy z łańcuchów ma region zmienny i region stały.

Ciężkie łańcuchy

Łańcuchy ciężkie immunoglobulin odpowiadają jednostkom polipeptydowym zbudowanym z sekwencji 440 aminokwasów.

Każda immunoglobulina ma 2 łańcuchy ciężkie, a każdy z nich ma z kolei region zmienny i region stały. Region stały ma 330 aminokwasów i zmienne 110 zsekwencjonowanych aminokwasów.

Struktura łańcucha ciężkiego jest inna dla każdej immunoglobuliny. Istnieje w sumie 5 typów łańcuchów ciężkich, które określają typy immunoglobulin.

Typy łańcuchów ciężkich są identyfikowane za pomocą greckich liter γ, μ, α, ε, δ odpowiednio dla immunoglobulin IgG, IgM, IgA, IgE i IgD.

Region stały łańcuchów ciężkich ε i μ tworzą cztery domeny, a odpowiadające α, γ, δ trzy. Zatem każdy region stały będzie inny dla każdego typu immunoglobuliny, ale wspólny dla immunoglobulin tego samego typu.

Region zmienny łańcucha ciężkiego składa się z pojedynczej domeny immunoglobuliny. Region ten ma sekwencję 110 aminokwasów i będzie różny w zależności od specyficzności przeciwciała dla antygenu.

W strukturze łańcuchów ciężkich można zaobserwować zagięcie lub wygięcie - zwane zawiasem - które reprezentuje elastyczny obszar łańcucha.

Lekkie łańcuchy

Łańcuchy lekkie immunoglobulin to polipeptydy zbudowane z około 220 aminokwasów. Istnieją dwa typy łańcuchów lekkich u ludzi: kappa (κ) i lambda (λ), ten ostatni z czterema podtypami. Domeny stałe i zmienne mają sekwencję po 110 aminokwasów każda.

Przeciwciało może mieć dwa łańcuchy lekkie κ (κκ) lub parę łańcuchów λ (λλ), ale nie jest możliwe, aby posiadało jednocześnie jeden z każdego typu.

Segmenty Fc i Fab

Ponieważ każda immunoglobulina ma kształt podobny do litery „Y”, można ją podzielić na dwa segmenty. „Dolny” segment, zasada, nazywany jest frakcją zdolną do krystalizacji lub Fc; podczas gdy ramiona „Y” tworzą Fab lub frakcję, która wiąże się z antygenem. Każda z tych strukturalnych sekcji immunoglobuliny pełni inną funkcję.

Segment Fc

Segment Fc zawiera dwie lub trzy domeny stałe łańcuchów ciężkich immunoglobulin.

Fc może wiązać się z białkami lub specyficznym receptorem na bazofilach, eozynofilach lub komórkach tucznych, indukując w ten sposób specyficzną odpowiedź immunologiczną, która wyeliminuje antygen. Fc odpowiada karboksylowemu końcowi immunoglobuliny.

Segment Fab

Frakcja lub segment Fab przeciwciała zawiera domeny zmienne na swoich końcach, oprócz domen stałych łańcuchów ciężkich i lekkich.

Domena stała łańcucha ciężkiego jest kontynuowana z domenami segmentu Fc tworzącymi zawias. Odpowiada końcówce aminowej immunoglobuliny.

Znaczenie segmentu Fab polega na tym, że umożliwia on wiązanie się z antygenami, obcymi i potencjalnie szkodliwymi substancjami.

Domeny zmienne każdej immunoglobuliny gwarantują jej specyficzność dla danego antygenu; ta cecha pozwala nawet na jej zastosowanie w diagnostyce chorób zapalnych i zakaźnych.

Rodzaje

Alejandro Porto, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Dotychczas znane immunoglobuliny mają określony łańcuch ciężki, który jest stały dla każdego z nich i różni się od pozostałych.

Istnieje pięć odmian łańcuchów ciężkich, które określają pięć typów immunoglobulin, których funkcje są różne.

Immunoglobulina G (IgG)

Najliczniejszą odmianą jest immunoglobulina G. Ma łańcuch ciężki gamma i występuje w postaci jednocząsteczkowej lub monomerycznej.

IgG występuje najliczniej zarówno w surowicy krwi, jak iw przestrzeni tkankowej. Minimalne zmiany w sekwencji aminokwasowej łańcucha ciężkiego determinują jego podział na podtypy: 1, 2, 3 i 4.

Immunoglobulina G ma sekwencję 330 aminokwasów w swoim segmencie Fc i masę cząsteczkową 150 000, z czego 105 000 odpowiada łańcuchowi ciężkiemu.

Immunoglobulina M (IgM)

Immunoglobulina M jest pentamerem, którego łańcuch ciężki wynosi μ. Jego masa cząsteczkowa jest wysoka, około 900 000.

Sekwencja aminokwasów jego ciężkiego łańcucha wynosi 440 we frakcji Fc. Występuje głównie w surowicy krwi, stanowiąc od 10 do 12% immunoglobulin. IgM ma tylko jeden podtyp.

Immunoglobulina A (IgA)

Odpowiada łańcuchowi ciężkiemu typu α i stanowi 15% wszystkich immunoglobulin. IgA występuje zarówno we krwi, jak i wydzielinach, nawet w mleku matki, w postaci monomeru lub dimeru. Masa cząsteczkowa tej immunoglobuliny wynosi 320 000 i ma dwa podtypy: IgA1 i IgA2.

Immunoglobulina E (IgE)

Immunoglobulina E składa się z łańcucha ciężkiego typu ε i występuje bardzo rzadko w surowicy, około 0,002%.

IgE ma masę cząsteczkową 200 000 i występuje jako monomer głównie w surowicy, śluzie nosa i ślinie. Często tę immunoglobulinę można również znaleźć w bazofilach i komórkach tucznych.

Immunoglobulina D (IgD)

Odmiana łańcucha ciężkiego δ odpowiada immunoglobulinie D, która stanowi 0,2% wszystkich immunoglobulin. IgD ma masę cząsteczkową 180 000 i ma strukturę monomeru.

Jest powiązany z limfocytami B, przyczepionymi do ich powierzchni. Jednak rola IgD jest niejasna.

Zmiana typu

Immunoglobuliny mogą ulegać zmianie typu strukturalnego ze względu na potrzebę obrony przed antygenem.

Zmiana ta wynika z roli limfocytów B w wytwarzaniu przeciwciał poprzez właściwość odporności adaptacyjnej. Zmiana strukturalna zachodzi w stałym regionie łańcucha ciężkiego, bez zmiany regionu zmiennego.

Zmiana typu lub klasy może spowodować, że IgM stanie się IgG lub IgE, a dzieje się tak jako odpowiedź indukowana przez interferon gamma lub interleukiny IL-4 i IL-5.

cechy

Rola, jaką odgrywają immunoglobuliny w układzie odpornościowym, ma kluczowe znaczenie dla obronności organizmu.

Immunoglobuliny są częścią humoralnego układu odpornościowego; czyli są to substancje wydzielane przez komórki w celu ochrony przed patogenami lub czynnikami szkodliwymi.

Zapewniają skuteczny środek obrony, skuteczny, specyficzny i usystematyzowany, mający wielką wartość jako element układu odpornościowego. Mają ogólne i specyficzne funkcje w zakresie odporności:

Funkcje ogólne

Przeciwciała lub immunoglobuliny spełniają zarówno niezależne funkcje, jak i aktywują komórkową odpowiedź efektorową i wydzielniczą.

Wiązanie antygenu z przeciwciałem

Immunoglobuliny pełnią funkcję swoistego i wybiórczego wiązania czynników antygenowych.

Tworzenie kompleksu antygen-przeciwciało jest główną funkcją immunoglobuliny, a zatem to odpowiedź immunologiczna może zatrzymać działanie antygenu. Każde przeciwciało może jednocześnie wiązać dwa lub więcej antygenów.

Funkcje efektora

W większości przypadków kompleks antygen-przeciwciało służy jako inicjator do aktywacji specyficznych odpowiedzi komórkowych lub inicjowania sekwencji zdarzeń, które determinują eliminację antygenu. Dwie najczęstsze odpowiedzi efektorowe to wiązanie komórek i aktywacja dopełniacza.

Wiązanie komórek zależy od obecności specyficznych receptorów dla segmentu Fc immunoglobuliny po związaniu się z antygenem.

Komórki takie jak komórki tuczne, eozynofile, bazofile, limfocyty i fagocyty posiadają te receptory i zapewniają mechanizmy eliminacji antygenu.

Aktywacja kaskady dopełniacza jest złożonym mechanizmem obejmującym początek sekwencji, więc końcowym efektem jest wydzielanie toksycznych substancji, które eliminują antygeny.

Specyficzne funkcje

Po pierwsze, każdy rodzaj immunoglobuliny ma określoną funkcję obronną:

Immunoglobulina G.

- Immunoglobulina G zapewnia większość mechanizmów obronnych przed czynnikami antygenowymi, w tym bakteriami i wirusami.

- IgG aktywuje mechanizmy, takie jak dopełniacz i fagocytoza.

- Konstytucja IgG swoistej dla antygenu jest trwała.

- Jedynym przeciwciałem, które matka może przekazać swoim dzieciom w czasie ciąży, jest IgG.

Immunoglobulina M.

- IgM to przeciwciało o szybkiej odpowiedzi na czynniki szkodliwe i zakaźne, ponieważ zapewnia natychmiastowe działanie do momentu zastąpienia go przez IgG.

- To przeciwciało aktywuje odpowiedzi komórkowe włączone do błony limfocytów i odpowiedzi humoralne, takie jak dopełniacz.

- Jest to pierwsza immunoglobulina syntetyzowana przez człowieka.

Immunoglobulina A

- Działa jako bariera ochronna przed patogenami, znajdując się na powierzchniach błon śluzowych.

- Występuje w błonie śluzowej dróg oddechowych, układzie pokarmowym, drogach moczowych, a także w wydzielinach takich jak ślina, śluz nosa i łzy.

- Chociaż jego aktywacja dopełniacza jest niska, może być związana z lizozymami, które zabijają bakterie.

- Obecność immunoglobuliny D zarówno w mleku matki, jak i siarze pozwala noworodkowi na jej nabycie w okresie karmienia piersią.

Immunoglobulina E.

- Immunoglobulina E zapewnia silny mechanizm obronny przeciwko antygenom wywołującym alergie.

- Interakcja między IgE a alergenem spowoduje pojawienie się substancji zapalnych odpowiedzialnych za objawy alergii, takie jak kichanie, kaszel, pokrzywka, zwiększone łzawienie i wydzielina z nosa.

- IgE może również przyczepiać się do powierzchni pasożytów poprzez segment Fc, wywołując reakcję powodującą ich śmierć.

Immunoglobulina D.

- Monomeryczna struktura IgD jest związana z limfocytami B, które nie oddziałują z antygenami, a więc pełnią rolę receptorów.

- Rola IgD jest niejasna.

Bibliografia

1. (sf) Medyczna definicja immunoglobuliny. Odzyskany z medicinenet.com
2. Wikipedia (nd). Przeciwciało. Odzyskany z en.wikipedia.org
3. Grattendick, K., Pross, S. (2007). Immunoglobuliny. Odzyskany z sciencedirect.com
4. Iáñez, E. (sf). Immunoglobuliny i inne cząsteczki limfocytów B. Kurs z zakresu immunologii ogólnej. Odzyskany z ugr.es
5. (sf) Wprowadzenie do immunoglobulin. Odzyskany z thermofisher.com
6. Buddiga, P. (2013). Anatomia układu odpornościowego. Odzyskany z emedicine.medscape.com
7. Pytania biochemiczne (2009). Immunoglobuliny: budowa i funkcje. Odzyskany z biochemistryquestions.wordpress.com
8. (sf) Immunoglobuliny - budowa i funkcja. Odzyskany z microbiologybook.org