Иммуноглобулины

Иммуноглобулины
Иммуноглобулины – группа
гликопротеинов, содержащихся в плазме
крови и тканевой жидкости.
Синтез Ig осуществляют В-клетки после
контакта с антигеном и вызванном им
созревании В-клеток в антителообразующие
клетки

Некоторые молекулы иммуноглобулинов
структурно связаны с плазматической
мембраной В-клеток и функционируют как
антигенспецифичные рецепторы

Структура молекулы иммуноглобулинов
Структура молекулы иммуноглобулинов
Функции фрагментов Ig
Классы иммуноглобулинов
1. IgG (γ-тяжелая цепь)
2. IgM (μ -тяжелая цепь)
3. IgA (α -тяжелая цепь)
4. IgD (δ -тяжелая цепь)
5. IgE (ε -тяжелая цепь)
Субклассы иммуноглобулинов
1. IgG (γ-тяжелая цепь)
IgG1 – γ1 (77%)
IgG2 – γ2 (11%)
IgG3 – γ3 (9%)
IgG4 – γ4 (3%)
1. IgA (α –тяжелая цепь)
IgA1 – α1 (90%)
IgA2 – α2 (10%)
3. IgM ((μ -тяжелая цепь)
IgM1 – μ1 (65%)
IgM2 – μ2 (35%)
Типы легких цепей
1. Kappa (κ)
2. Lambda (λ)
- Lambda 1 (λ 1)
- Lambda 2 (λ 2)
- Lambda 3 (λ 3)
- Lambda 4 (λ 4)
Распределение основных изотипов Ig
Иммуноглобулин G
70-75% общего пула Ig сыворотки
Иммуноглобулин G
IgG3, IgG1 и IgG2 – активируют комплемент по
классическому пути

IgG4 способен активировать комплемент по
альтернативному пути

IgG1, IgG3, IgG4 беспрепятственно проникают через
плаценту

IgG2 обладают ограниченной способностью
трансплацентарного транспорта

IgG2 в основном продуцируются против антигенов
полисахаридной природы


IgG4 – антирезусные антитела
Иммуноглобулин G
Молекулы IgG свободно диффундируют из плазмы
крови в тканевую жидкость, где находится почти
половина (48,2 %) имеющегося в организме IgG

Скорость биосинтеза IgG составляет 32 мг/кг массы
в сутки, период полу-распада - 21-23 дня. Исключение
составляют IgG3, для которых период полу-распада
значительно короче - 7-9 дней

Содержание в крови у детей субклассов IgG
достигает уровня такового у взрослых в различные
сроки: IgG1 и IgG4 - в возрасте 8 лет, IgG3 – в 10 лет,
IgG2 - в 12 лет

Иммуноглобулин M
~10%
общего
пула Ig
сыворотки
Иммуноглобулин М
Иммуноглобулины класса М являются наиболее
ранними как в филогенетическом, так и в
онтогенетическом отношении. В эмбриональном
периоде и у новорожденных синтезируются в
основном IgM.

IgM находятся преимущественно в плазме крови и
лимфе, ско-рость их биосинтеза составляет около 7
мг/сутки, период полужизни - 5,1 дня.

IgM не проходят через плаценту. Обнаружение у
плода IgM в высокой концентрации свидетельствует о
внутриматочной инфекции.

Иммуноглобулин М
Из всех типов антител IgM проявляют наибольшую
способность к связыванию комплемента.

IgM1 связывают комплемент, IgM2 не связывают
комплемент.

IgM содержат основную массу антител против
полисахаридных антигенов и О-антигенов
грамотрицательных бактерий, включают
ревматоидный фак-тор.

Антитела класса IgM значительно активнее IgG по
агглютинирующей и преципитирующей способности, а
также по гемолитическому и опсонизирующему
действию.

Иммуноглобулин М
К концу 2-го года жизни ребенка содержание IgM
составляет 80% от его содержания у взрослых.


Максимальная концентрация IgM отмечается в 8 лет.
Иммуноглобулин A
15-20% общего пула Ig сыворотки,
из них 80% в виде мономера
Иммуноглобулин А
IgA не определяются в секретах новорожденных; в
слюне они появляются у детей в возрасте 2 месяцев.
Содержание секреторного IgA в слюне достигает его
уровня у взрослого к 8 годам.

К концу первого года жизни ребенка в крови
содержится примерно 30% IgA.

Плазматический уровень IgA достигает такового у
взрослых к 10-12 годам.

Иммуноглобулин D
<1% общего пула Ig сыворотки
Иммуноглобулин D
IgD не связывают комплемент, не проходят через
плаценту и не связываются тканями.

75% IgD содержится в плазме крови, период
полураспада составляет 2,8 дня, скорость биосинтеза
0,4 мг/кг в день.

Биологическая функция IgD неясна; на
определенных стадиях дифференцировки Влимфоцитов IgD выполняют роль рецептора.

Концентрация IgD возрастает почти вдвое во время
беременности, а также увеличивается при некоторых
хронических воспалительных процессах.

Иммуноглобулин E
<1% общего пула Ig сыворотки
Иммуноглобулин E
IgE не связывают комплемент, не проходят через
плаценту, термолабильны, быстро и прочно
связываются аллогенными тканями, не
преципитируют антигены.


Период полураспада 2,3 - 2,5 дня.
Плазматические клетки, синтезирующие IgE,
обнаруживаются в основном в слизистых оболочках
бронхов и бронхиол, желудочно-кишечного тракта,
мочевого пузыря, в миндалинах и аденоидной ткани.
Распределение клеток, продуцирующих IgE, сходно с
распределением IgA - продуцирующих клеток.

Концентрация IgE в крови достигает уровня
взрослых примерно к 10 годам.

Иммуноглобулин E
Антитела класса IgE ответственны за развитие
анафилактических (атопических) аллергических
реакций гуморального типа.

В крови присутствует лишь около 1% IgE, более 99%
IgE секретируются энтероцитами в просвет
кишечника.

Секретируемые в просвет кишечника IgE создают
противогельминтозную защиту, в частности, за счет
IgE-зависимого цитолиза, обеспечиваемого
эозинофилами. Эозинофилы продуцируют два
токсических белка - большой основной протеин и
катионный протеин эозинофилов.

Свойства иммуноглобулинов
Специфичность – способность реагировать
только с определенным антигеном
Перекрестная реакция
Anti-A
Ab
Anti-A
Ab
Anti-A
Ab
Ag A
Ag B
Ag C
Общий эпитоп
Схожий эпитоп
Свойства иммуноглобулинов
Эпитоп – область антигена,
взаимодействующая с антителом.
Антиген может иметь несколько различных
или повторяющихся эпитопов.
Антитела специфичны именно к эпитопу, но
не к целостной молекуле антигена.
Свойства иммуноглобулинов
Валентность – количество антигенных
образований, с которыми может связаться Ig
Свойства иммуноглобулинов
Аффинность (сродство) – прочность связи
одного антигенсвязывающего центра с
индивидуальным эпитопом антигена
Высокая
Низкая
Ab
Ab
Ag
Ag
Свойства иммуноглобулинов
Авидность (жадность) – суммарная сила
взаимодействия антитела с антигеном
Keq
=
10
4
Affinity
10
6
Avidity
101
0
Avidity
Взаимодействие
антиген-антитело
Взаимодействие антигенантитело

Принцип замка и ключа
Нековалентные связи
– Водородные связи
– Электростатические связи
– Ван дер Ваальсовы силы
– Гидрофобные связи
 Множественные связи


Обратимость
Феномены


Реакция агглютинации – склеивание
корпускулярных антигенных частиц,
находящихся во взвеси, между собой под
действием антител
Реакция преципитации – укрупнение
растворенных антигенных частиц под
влиянием антител – помутнение раствора
Феномены



Феномен лизиса – способность некоторых
антител растворять клетки с помощью
комлемента
Феномен цитотоксичности – клеточноопосредованная
Феномен опсонизации – усиление
фагоцитоза
Реакции агглютинации
Агглютинация/гемагглютинация
 Типирование групп крови
 Диагностика инфекций
+

Качественная реакция
Агглютинация/гемагглютинация
 Простота
 Полуколичественный метод
1/512
1/256
1/128
1/64
1/32
1/16
1/8
1/4
1/2
Пассивная
агглютинация/гемагглютинация
 Антиген нанесен на неактивные частицы
 Определение растворенных антител
+

Реакция Кумбса
Прямая реакция
- определение антител на эритроцитах

+
Patient’s RBCs
Coombs Reagent
(Antiglobulin)
Реакция Кумбса
Непрямая реакция
- определение антиэритроцитарных антител
в сыворотке
Step 1

+
Patient’s
Serum
Target
RBCs
Step 2

+
Coombs Reagent
(Antiglobulin)
Реакция Кумбса

Определение анти-Rh антител

Аутоиммунные гемолитические анемии
Ингибирование
агглютинации/гемагглютинации
Определение растворенных антигенов
Prior to Test

+
Test
+
+

Patient’s sample
Реакции преципитации
Радиальная иммунодиффузия
(по Манчини)
- А/т в геле
Ab in gel
Ag
Ag
Ag
- Аг в лунке
Diameter2
- Диаметр
кольца >>
концентрация
Ag Concentration
Ag
Другие методы, основанные на
взаимодействии антигенантитело

Радиоиммунный метод

Иммуноферментный анализ

Иммунофлюоресцентный анализ

Реакция связывания комплемента
Реакция связывания комплемента
Если исследуемый антиген присутствует в
исследуемой сыворотке, то он связывает
комплемент, что препятствует лизису
эритроцитов.
No Ag
Ag
Ag
Patient’s
serum
Ag
Методы исследования
гуморального иммунитета
Методы определения
концентрации Ig



Простая радиальная иммунодиффузия
(метод Манчини)
Нефелометрия
Иммуноферментный анализ
Циркулирующие иммунные
комплексы


Комплексы, состоящие из антигена,
антител и связанных с ними компонентов
комплемента
Повышение концентрации при
аутоиммунных, инфекционных (лепра,
шистосомиаз) заболеваниях,
злокачественных новообразованиях
Циркулирующие иммунные
комплексы
Физические методы:
 Осаждение с помощью полиэтиленгликоля
 Гель-фильтрация
 Криопреципитация
 Центрифугирование в градиенте
плотности
Циркулирующие иммунные
комплексы
Биологические методы:
 Бесклеточные системы, взаимодействие с:
- комплементом
- ревматоидным фактором
 Системы с использованием клеток:
- тромбоциты
- макрофаги
- лимфоциты
- стафилококк
Цитокины
Цитокины
Цитокины – биологически активные вещества
пептидной природы, регулирующие широкий
спектр процессов, протекающих в организме.
Термин «цитокины» был предложен N.Cohen
в 1974 г.
Цитокины
интерлейкины (ИЛ)
 интерфероны (ИНФ)
 факторы некроза опухоли (ФНО)
 колониестимулирующие факторы
(КСФ)
 хемокины
 факторы роста

Функции цитокинов






регуляция гемопоэза
регуляция иммунного ответа и
воспалительных процессов
участие в ангиогенезе
апоптоз
хемотаксис
эмбриогенез
Механизмы действия цитокинов


Интракринный механизм - действие
цитокинов внутри клетки-продуцента;
связывание цитокинов со
специфическими внутриклеточными
рецепторами.
Аутокринный механизм - действие
секретируемого цитокина на саму
секретирующую клетку. Например,
интерлейкины-1, -6 -18, ФНОα являются
аутокринными активирующими
факторами для моноцитов/макрофагов.
Механизмы действия цитокинов


Паракринный механизм - действие цитокинов на
близкорасположенные клетки и ткани. Например, ИЛ1, -6 -12 и -18, ФНОα, продуцируемые макрофагом,
активируют Т-хелпер (Th0), распознающий антиген и
МНС макрофага.
Эндокринный механизм - действие цитокинов на
расстоянии от клеток-продуцентов. Например, ИЛ-1, 6 и ФНОα, помимо ауто- и паракринных воздеиствий
могут оказывать дистантное иммунорегуляторное
действие, пирогенный эффект индукцию выработки
белков острой фазы гепатоцитами, симптомы
интоксикации и мультиорганные поражения при
токсико-септических состояниях.
Интерлейкины
Цитокины, ответственные за
межклеточные взаимодействия
между лейкоцитами.
Интерлейкины




ИЛ-1 продуцируется гл. обр. макрофагами и в меньшей
степени дендритными клетками, эндотелиоцитами,
фибробластами, NK, кератиноцитами, некоторыми
клонами Th2.
ИЛ-1стимулирует продукцию Т-хелперами ИЛ-2,
способствует проявлению рецепторов к ИЛ-2 на Тлимфоцитах, влияет на созревание В-лимфоцитов,
стимулирует образование молекул МНС, а также
оказывает провоспалительное и пирогенное действие.
Стимулирует образование гепатоцитами белков острой
фазы, усиливает функции нейтрофилов, NK,
обеспечивает взаимосвязь иммунной, нервной и
эндокринной систем.
Оказывает провоспалительное и пирогенное действие,
обеспечивает взаимосвязь иммунной, нервной и
эндокринной систем.
Интерлейкины



ИЛ-2 вырабатывается Т-лимфоцитами, гл. обр. Th1, а
также цитотоксическими лимфоцитами (CD8+). Он
активирует дифференцировку Th1 и Т-киллеров,
стимулирует NK и синтез иммуноглобулинов Влимфоцитами.
ИЛ-3 продуцируется Т-лимфоцитами и стволовыми
клетками. Является ростовым фактором стволовых и
ранних предшественников гемопоэтических клеток.
ИЛ-4 продуцируется гл. обр. Th2. Он стимулирует
дифференцировку Th0 в Th2, стимулирует синтез
иммуноглобулинов В-лимфоцитами, подавляет генерацию
цитотоксических лимфоцитов, NK, а также продукцию
ИФН-g и противоопухолевую активность макрофагов.
Интерлейкины

ИЛ-5 синтезируется Th2. Способстует пролиферации и
дифференцировке стимулированных В-лимфоцитов,
усиливает продукцию IgA, активирует эозинофилы.

ИЛ-6 вырабатывается макрофагами, Т- и В-лимфоцитами.
Стимулирует пролиферацию тимоцитов, В-лимфоцитов,
активирует предшественников цитотоксических
лимфоцитов, гранулоцитов и макрофагов, стимулирует
образование гепатоцитами белков острой фазы,
оказывает провоспалительное действие, обеспечивает
взаимосвязь иммунной, нервной и эндокринной систем.

ИЛ-7 продуцируется стромальными клетками костного
мозга. Является ростовым фактором пре-В- и пре-Тлимфоцитов.
Интерлейкины

ИЛ-8 синтезируется моноцитами, макрофагами,
фибробластами. Вызывает миграцию нейтрофилов и
базофилов в очаг воспаления и их дегрануляцию,
выделение супероксидного радикала. Стимулирует
ангиогенез.

ИЛ-9 продуцируется гл. обр. Т-лимфоцитами.
Стимулирует пролиферацию Т-лимфоцитов, активирует
тучные клетки, усиливает эффекты эритропоэтина.

ИЛ-10 синтезируется Th2 а также цитотоксическими Тлимфоцитами второго порядка и макрофагами.
Стимулирует пролиферацию и дифференцировку Влимфоцитов, подавляет синтез ИЛ-2 и ИФН-у клетками
Th1, угнетает продукцию провоспалительных цитокинов.
Интерлейкины

ИЛ-11 продуцируется стромальными клетками костного мозга.
Стимулирует деление и дифференцировку предшественников
гемопоэза, колониеобразование мегакариоцитов, увеличивает
количество тромбоцитов и эритроцитов в периферической крови.
Угнетает продукцию провоспалительных цитокинов.

ИЛ-12 продуцируют моноциты, макрофаги и, в меньшей степени, Влимфоциты и дендритные клетки. Стимулирует рост и
дифференцировку Th (Th0 => Th1), Т-киллеров, NK. Индуцирует
продукцию ИФН-g Т-лимфоцитами и NK, угнетает апоптоз Th1, синтез
IgE. Вместе с ИЛ-4 регулирует баланс Th1 и Th2.

ИЛ-13 синтезируется Th2. Стимулирует рост и дифференцировку Влимфоцитов, подавляет функцию моноцитов/макрофагов, в частности
секрецию провоспалительных цитокинов.

ИЛ-14 продуцируется в основном Т-лимфоцитами. Усиливает
пролиферацию В-лимфоцитов и подавляет продукцию
иммуноглобулинов.
Интерлейкины

ИЛ-15 вырабатывается моноцитами, эпителиоцитами и
гладкомышечными клетками. По действию на Т-лимфоциты ИЛ-15
сходен с ИЛ-2, что объясняется способностью специфически
связываться с ИЛ-2-рецепторами. Активирует NK и В-лимфоциты.

ИЛ-16 синтезируется эозинофилами и CD8+ Т-лимфоцитами. Является
хемоаттрактантом для CD4+ лимфоцитов.

ИЛ-17 продуцируется активированными CD4 Т-лимфоцитами.
Основными клетками-мишенями цитокина являются эпителиоциты,
эндотелиоциты и фибробласты. Он усиливает выработку ИЛ-б, ИЛ-8,
гранулоцитарного КСФ, простатландина Е2, увеличивает экспрессию
ICAM-1, стимулирует активность фибробластов.

ИЛ-18 образуется активированными макрофагами, а также
гепатоцитами. Стимулирует синтез Т-лимфоцитами ИФН-g,
макрофагами - ИЛ-1, ИЛ 8 и ФНО. Кроме того, он активирует NK.
Интерфероны
Интерфероны - гликопротеины,
вырабатываемые клетками в ответ на
вирусную инфекцию и другие стимулы.
Блокируют репликацию вируса в других
клетках и участвуют во взаимодействии
между клетками иммунной системы.
Интерфероны
Различают две серологические группы
интерферонов:
I тип - ИНФ-α и –β - оказывают
противовирусные и противоопухолевые
эффекты
II тип - ИФН-γ - регулирует специфический
иммунный ответ и неспецифическую
резистентность.
Интерфероны I типа

ИНФ-α - продуцируется мононуклеарными фагоцитами (отсюда одно из
названий - "лейкоцитарный ЛФН"),

ИНФ-β – продуцируется фибробластами ("фибробластный ИФН")
Усиливают продукцию ИФН пирогеиное действие ИЛ-1 и понижение рН
в межклеточной жидкости на фоне повышения температуры.
Защитное действие ИНФ I типа реализуется посредством
ингибирования репликации РНК или ДНК.
ИНФ I типа, связываясь со здоровыми клетками, защищает их от
вирусов. Антивирусное действие ИНФ I типа может обусловливаться и
тем, что он способен угнетать клеточную пролиферацию, препятствуя
синтезу аминокислот, например триптофана.
Индуцирует апоптоз некоторых опухолей.
Усиливает литическое действие нормальных киллеров на клеткимишени, в том числе трансформированные клетки.
Индуцирует экспрессию антигенов МНС I и, наоборот, подавляет
формирование тех же антигенов МНС II.






Интерфероны II типа






ИФН-γ ("иммунный ИФН") продуцируется Т-лимфоцитами
и NK.
Стимулирует активность Т- и В-лимфоцитов,
моноцитов/макрофагов и нейтрофилов.
Усиливает экспрессию молекул МНС I, МНС II.
Стимулирует дифференцировку Th0 в Th1.
Вместе со своим антогонистом ИЛ-4 поддерживает баланс
Th1/Th2.
Регулирует апоптоз целого ряда нормальных, а также
некоторых инфицированных и трансформированных
клеток. Так, он индуцирует програмированную клеточную
гибель активированных макрофагов, кератиноцитов,
гепатоцитов, клеток костного мозга, эндотелиоцитов и
подавляет апоптоз периферических моноцитов и герпесинфицированных нейронов.
Факторы некроза опухоли
ФНОα - продуцируется макрофагами, а также тучными
клетками и лимфоцитами. обусловливает развитие
токсического шока и кахексии (старое название
кахектин), индуцирует острофазные белки и
стимулирует ангиогенез. Может индуцировать
апоптоз. Способен вызывать геморрагический некроз
ряда опухолей.
ФНОβ - продуцируется Т- и В-лимфоцитами, обладает
аналогичным действием.
Колониестимулирующие факторы
Регулируют деление, дифференцировку
костно-мозговых стволовых клеток и
предшественников клеток крови. Кроме того,
они могут стимулировать дифференцировку
и функциональную активность некоторых
клеток вне костного мозга.
Колониестимулирующие факторы
Гранулоцитарный КСФ (Г-КСФ) продуцируется в основном
макрофагами, а также фибробластами. Стимулирует
деление и дифференцировку стволовых клеток, в
некоторой степени усиливает активность нейтрофилов и
эозинофилов.
Макрофагальный КСФ (М-КСФ) вырабатывается
моноцитами, в меньшей степени эндотелиальными
клетками и фибробластами. Активирует пролиферацию
предшественников макрофагов в костном мозге.
Гранулоцитарно-макрофагальный КСФ (ГМ-КСФ)
продуцируется макрофагами и Т-лимфоцитами, а также
фибробластами и эндотелиоцитами. Стимулирует
деление и дифференцировку предшественников
гранулоцитов и макрофагов, активирует функцию
макрофагов и гранулоцитов, пролиферацию Т-клеток.
Участвует в стимуляции дифференцировки кроветворных
предшественников в антиген-презентирующие
дендритные клетки.
Хемокины
Хемокины (хемотаксические цитокины) низкомолекулярные цитокины, ответственные за
хемотаксис клеток (привлекают в очаг воспаления
лимфоциты и лейкоциты).
Продуценты - эндотелиальные и эпителиальные клетки,
фибробласты, нейтрофилы и моноциты.
Избыточные концентрации хемокинов стимулируют
фагоцитоз нейтрофилов, дыхательный взрыв ,
дегрануляцию , повышение [Са2+] , а также синтез
белка . Напротив, для стимуляции хемотаксиса
достаточны низкие, наномолярные концентрации
хемокинов.
Хемокины
У человека выделено около 40 отдельных
подобных белков, их подразделили на альфаи бета-хемокины.
Альфа-хемокины опосредуют
преимущественно хемотаксис нейтрофилов.
Бета-хемокины - хемотаксис моноцитов и
лимфоцитов.
Многие из сигнальных молекул обладают
хемотаксическими свойствами , в том числе
это C5a , лейкотриен B4 и разнообразные
низкомолекулярные цитокины .
Факторы роста
Трансформирующий фактор роста-β (ТФР-β) вызывает неадгезивный рост фибробластов
но, помимо этого, ингибирует активность
некоторых цитокинов, в основном ИЛ-2 и
ФНО.
Эпидермальный ростовой фактор,
тромбоцитарный ростовой фактор и фактор
роста нервов имеют широкий спектр
действия на регенерацию и повреждение
кожи, костей и других органов.