Иммуноглубин: строение и функции¶

Иммуноглобулин (от лат. immunis — «свободный, защищённый» и globus — «шар»; часто сокращённо Ig) — это класс белков плазмы крови, относящихся к глобулинам и выполняющих функцию антител: они распознают и связывают чужеродные антигены — бактерии, вирусы, токсины и другие молекулы. Иммуноглобулины синтезируются B-лимфоцитами и плазматическими клетками в ответ на попадание антигена и являются ключевым компонентом гуморального иммунитета позвоночных животных и человека.

Термин нередко употребляется как синоним антитела, однако строго говоря антитело — это отдельная молекула иммуноглобулина с определённой специфичностью, тогда как «иммуноглобулин» обозначает целое семейство белков со сходным строением.

¶Строение молекулы

Основу молекулы иммуноглобулина составляет так называемая Y-образная структура, построенная из четырёх полипептидных цепей:

• две тяжёлые (H, от англ. heavy) цепи — длинные, одинаковые между собой;
• две лёгкие (L, от англ. light) цепи — короткие, также одинаковые.

Цепи соединены дисульфидными связями. Каждая цепь состоит из вариабельного (V) и константного (C) участков. Вариабельные домены обеих цепей образуют антигенсвязывающий центр (паратоп) — участок, комплементарный конкретному антигену. Именно разнообразие вариабельных участков обеспечивает способность иммунной системы распознавать миллионы различных антигенов.

Константные участки определяют класс иммуноглобулина и его взаимодействие с другими системами организма. При расщеплении молекулы протеолитическими ферментами (например, папаином) образуются два Fab-фрагмента, связывающих антиген, и один Fc-фрагмент, отвечающий за эффекторные функции.

¶Классы иммуноглобулинов

У человека выделяют пять основных классов, различающихся по строению тяжёлых цепей и свойствам.

IgG — единственный класс, способный проникать через плаценту и обеспечивать пассивный иммунитет новорождённого. IgA в секретах существует в виде димера, соединённого секреторным компонентом, который защищает молекулу от переваривания.

¶Функции

Иммуноглобулины выполняют несколько взаимосвязанных задач:

1. Нейтрализация. Связывание антигена блокирует его биологическую активность — например, способность вируса проникать в клетку или токсина повреждать ткани.
2. Опсонизация. Покрытые антителами микроорганизмы активнее захватываются фагоцитами.
3. Активация комплемента. Комплекс антиген — антитело запускает каскад белков системы комплемента, ведущий к лизису клетки-мишени.
4. Антителозависимая цитотоксичность. Клетки-киллеры уничтожают мишени, помеченные антителами.
5. Рецепторная функция. Мембранные формы иммуноглобулинов (в первую очередь IgM и IgD) служат B-клеточными рецепторами, распознающими антиген.

¶Синтез и динамика

Синтез иммуноглобулинов происходит в лимфоидной ткани — селезёнке, лимфатических узлах, пейеровых бляшках кишечника. При первом контакте с антигеном вырабатываются преимущественно IgM; при повторном — IgG, обладающий более высокой аффинностью. Это явление лежит в основе иммунологической памяти и вакцинации.

Уровень иммуноглобулинов в крови определяют методом иммуноферментного анализа, электрофореза или нефелометрии. Отклонения от нормы служат диагностическим признаком: повышение может указывать на инфекцию, аутоиммунное заболевание или миеломную болезнь, понижение — на иммунодефицит.

¶Медицинское применение

Препараты на основе иммуноглобулинов используются в клинической практике:

• Внутривенный иммуноглобулин применяют при первичных иммунодефицитах, аутоиммунных и неврологических заболеваниях;
• антирезусный иммуноглобулин вводят резус-отрицательным беременным для профилактики гемолитической болезни новорождённого;
• специфические иммуноглобулины (противостолбнячный, против бешенства, против яда змей) обеспечивают пассивную иммунизацию при укусах и травмах.

Моноклональные антитела — искусственно созданные иммуноглобулины с заданной специфичностью — широко применяются в терапии онкологических, аутоиммунных и инфекционных заболеваний, а также в лабораторной диагностике.

¶Эволюция и разнообразие

Иммуноглобулины обнаружены у всех челюстноротых позвоночных. У хрящевых рыб найдены IgM-подобные молекулы, у костистых появляются IgA- и IgD-подобные формы. Разнообразие антител достигается за счёт соматической рекомбинации генов, точечных мутаций и альтернативного сплайсинга. Оценки показывают, что теоретическое число различных специфичностей антител у человека достигает 10¹¹ и более.

¶Клиническое значение отклонений

Нарушения синтеза иммуноглобулинов лежат в основе ряда заболеваний. Агаммаглобулинемия (например, болезнь Брутона) сопровождается почти полным отсутствием B-клеток и тяжёлыми рецидивирующими инфекциями. Селективный дефицит IgA — наиболее распространённый первичный иммунодефицит. Напротив, избыточная продукция одного клона иммуноглобулинов характерна для миеломной болезни и макроглобулинемии Вальденстрёма. Повышенный уровень IgE типичен для атопических состояний — бронхиальной астмы, аллергического ринита, атопического дерматита.

Таким образом, иммуноглобулины представляют собой универсальный инструмент адаптивного иммунитета, объединяющий распознавание антигенов с разнообразными эффекторными механизмами защиты.