Антитела

Глобулины сыворотки крови человека и животных, образующиеся в ответ на попадание в организм различных антигенов (принадлежащих бактериям, вирусам, белковым токсинам). Антитела вступают в реакции специфического взаимодействия с данными антигенами, в результате чего происходит дезактивация соответствующих бактерий, вирусов и токсинов.

Антитела являются важным элементом иммунной системы и принимают участие во многих процессах, отвечающих за защиту организма. Человек ежедневно сталкивается с огромным количеством чужеродных агентов, со многими из которых он встречается впервые, что создает потребность в постоянной адаптации защитных систем организма, представленных клеточным иммунитетом, исполнение задач которого возложено на специализированные клетки, и гуморальным, представленным специфическими (антитела) и неспецифическими структурами. Огромный прогресс в исследовании механизмов функционирования и регуляции иммунитета был достигнут в конце XIX века работой двух великих ученых – Ильи Мечникова, основоположника клеточной теории, и Пауля Эрлиха, основоположника гуморальной теории.

Антитела

Антитела

Антитела представлены белковыми молекулами Y-образной формы, состоящими из четырех полипептидных цепей (двух идентичных легких и тяжелых). Каждая легкая цепь соединена только с одной тяжелой цепью, в то время как тяжелые цепи соединены между собой. Антитела имеют три конца, два из которых называются Fab-фрагментами (fragment antigen binding, то есть фрагментами, отвечающими за связывание антигенов) и один – Fc -фрагментом (название обусловлено его тенденцией к кристаллизации в растворах). Fc фрагмент отвечает за выполнение биологических функций антител, связываясь с рецепторами на лимфоцитах и макрофагах или вызывая активацию комплемента.

Некоторые антитела объединены в мультимеры, состоящие из двух и более молекул, соединенных между собой.

Благодаря широкой вариабельности Fab-фрагментов, антитела способны связывать огромное количество антигенов, включающих как макромолекулы, так и маленькие химические соединения. Участки антигенов, содержащие уникальную последовательность химических соединений, узнаваемую антителами, называют эпитопами. Сила, с которой Fab-фрагмент взаимодействует с эпитопом, называется аффинитетом.

Антитела могут как свободно циркулировать, так и быть связанными с мембраной, являясь рецепторами В – лимфоцитов. У Т-лимфоцитов же рецепторами могут быть только ТCR (T cell receptor complex). Секретируемые антитела в норме представлены в крови и на слизистых, выполняя функции нейтрализации и удаления микробов и токсинов. Антитела также называют иммуноглобулинами, когда они попадают в кровоток, на слизистую или становятся рецепторами В-лимфоцитов.

После взаимодействия Fc фрагмента с антителом, связанным с антигенной детерминантой, сигнал через специальный комплекс передается внутрь клетки, приводя к ее активации.

Важно понять, что узнавание чужеродных агентов происходит в случайном порядке, и совпадение между индивидуальными участками антигенов и Fab-фрагментами антител обусловлено огромным количеством и вариабельностью клонов лимфоцитов.

Антитела у детей

Иммунитет у новорожденных не способен полноценно противостоять всем угрозам внешней среды, что обусловлено низкой степенью его развития. Постепенное совершенствование иммунного ответа происходит параллельно с развитием других органов и систем, однако на протяжении этого процесса можно наблюдать «критические периоды», сопровождаемые недостаточностью иммунной защиты.

Критические периоды:

Первый критический период длится первые 29 дней жизни и обусловлен тем, что иммунная защита ребенка представлена преимущественно антителами матери, попавшими в организм ребенка через плаценту или грудное молоко. В этом периоде повышен риск бактериальных и вирусных инфекций. Особое внимание следует уделить недоношенным.

Второй критический период наблюдается на 4-6 месяцах жизни и обусловлен истощением пула антител, попавших в организм ребенка от матери через плаценту и низкой способностью к синтезу своих антител. Кроме того, классом антител, производимым в этом периоде, являются антитела класса М. Почти полное отсутствие иммуноглобулинов G, являющихся главными защитниками, и других классов антител, приводит к низкой устойчивости ребенка в этом возрасте к инфекциям, передаваемым воздушно-капельным и кишечным путями.

Третий критический период можно наблюдать на 2-м году жизни, что связано с активной познавательной деятельностью ребенка и неполноценной иммунной защитой. В связи с недостаточной секрецией Ig А, отвечающего за местный иммунитет, сохраняется высокая восприимчивость к инфекциям, передаваемым воздушно-капельным и кишечным путями.

Четвертый критический период наблюдается на 6-7 годах жизни, что связано с физиологическим уменьшением количества лимфоцитов, однако сохраняющийся низкий уровень Ig A приводит к тому, что слизистые не способны полноценно противостоять инфекциям, передаваемым воздушно-капельным и кишечным путями. Кроме того, высокий уровень IgE, обусловленный значительной частотой глистных инвазий, повышает вероятность развития аллергических реакций в этой возрастной группе.

Пятый критический период наблюдается в подростковом возрасте и обусловлен относительным несоответствием объема органов иммунной системы фактическим размерам организма. Также повышение секреции половых гормонов приводит к угнетению клеточного компонента иммунной системы. Как правило, наблюдается высокая восприимчивость к заболеваниям вирусной природы.

У детей также могут встречаться наследственные заболевания, при которых наблюдается дефект гуморального звена иммунитета.

К дисгаммаглобулинемиям относят:

  • Недостаток антител A класса;
  • Недостаток антител G класса;
  • Недостаток транскобаламина II;
  • Гипер-IgM- синдром;
  • Гипер-IgE синдром;
  • Гипер-IgD синдром.

Антитела у взрослых

Антитела у взрослых

В зрелом возрасте у людей иммунная система, как правило, полностью сформирована и наделена большими компенсаторными возможностями, позволяющими адаптироваться к изменяющимся или тяжелым условиям окружающей среды. Однако вредное воздействие неблагоприятных факторов внешней среды может приводить к значительному снижению уровня иммунной защиты. Устранение вредных факторов, как правило, восстанавливает ее первоначальный уровень.

Антитела при беременности, влияющие на ее течение

Беременность является сложным физиологическим процессом, протекающим в течение длительного, порядка 40 недель в норме, срока. В этот период питание и дыхание плода, находящегося внутри материнского организма, осуществляется через гемоплацентарный барьер. Вместе с газами, растворенными в крови, и питательными веществами, через плаценту могут проходить иммуноглобулины. Однако, в норме не все антитела при беременности могут попадать в кровь плода. Этой способностью обладают только Ig G. Их основной целью в этом периоде является предотвращение развития внутриутробных инфекций или септических состояний.

К сожалению, не всегда антитела при беременности играют положительную роль. Так, развитие иммунных реакций, направленных против своего плода, не является редким явлением и может приводить к прерыванию беременности на ранних сроках.

Так, возможно формирование антител при беременности к белковым структурам на поверхности плода, отвечающим за резус-фактор или группу крови.

Резус-фактор присутствует у 85% населения и, при его наличии на поверхности эритроцитов, он считается положительным. При наличии положительного резус-фактора у плода, в то время как у матери он отрицателен, высока вероятность развития антител к эритроцитам и их последующему гемолизу. Выделяющийся при этом гемоглобин превращается в билирубин, в высоких концентрациях обладающий токсическим влиянием на нервную ткань. При условии, что мать не сталкивалась ранее с резус-положительной кровью и у нее отсутствуют антитела к резус-фактору, первая беременность может протекать без осложнений. Во время родов проводится инъекция анти-Д-иммуноглобулина, что в ряде случаев позволяет облегчить течение второй беременности и снизить риск резус-конфликта при повторной беременности до 10-15%. Однако, анализ на антитела может быть положительным и при несостоявшейся первой беременности и составляет 3% после выкидыша, после медицинского аборта в 5%, а при внематочной беременности- в 1% случаев.

Антитела при беременности к эритроцитам плода также могут вырабатываться у матери с I группой крови при рождении ребенка со II или III группами, что также может приводить к гемолизу эритроцитов, приводя к смерти плода.

Роль антител в материнском молоке

Роль антител в материнском молоке

В связи с незрелостью иммунной защиты новорожденных, выработка собственных антител у них практически отсутствует, что значительно повышает риск развития инфекционных процессов. Сразу после родов в грудном молоке содержится огромное количество Ig A, отвечающих за защиту слизистых оболочек и значительно снижающих риск заболеваний инфекционной природы. Кроме того, в организме ребенка циркулируют антитела, попавшие в кровь ребенка через плаценту еще до родов.

Таким образом, использование заменителей грудного молока значительно ухудшает прогноз в отношении иммунной защиты и не должно происходить без серьезных показаний.

Антитела у пожилых

Так как антитела являются неотъемлемой частью иммунитета, нельзя оценивать их состояние отдельно от общего состояния иммунной системы.

У людей с возрастом в норме происходят изменения, затрагивающие иммунные процессы:

  • инволюция тимуса;
  • дегенеративные изменения костного мозга;
  • дегенеративные изменения органов лимфоидной системы.

Инволютивные изменения в тимусе начинаются во время полового созревания и сказываются на эффективности клеточного компонента иммунитета, что повышает риск инфекционных и онкологических болезней.

В отличие от клеточного, гуморальный иммунитет меньше подвержен влиянию возраста, хоть и может наблюдаться незначительное снижение уровня естественных иммуноглобулинов.

Однако, из-за снижения эффективности клеточного и гуморального компонентов иммунитета, повышается вероятность образования аутоантител, что повышает риск развития ревматоидного артрита, тиреоидита и других аутоиммунных заболеваний. Одной из причин образования антител к собственным тканям является снижение контроля за клетками, которые подверглись мутациям и не были уничтожены клеточным иммунитетом.

Следует отметить, что отмечается снижение атопий при увеличении инфекционной и химической форм аллергии с повышением риска развития анафилактического шока.

Классы антител

Laboratory research

Цепи, принимающие участие в образовании молекулы антитела, имеют вариабельные участки (формируются в результате сложного процесса отбора отдельных участков ДНК В-лимфоцитов и участвуют в формировании Fab-фрагментов) и константные участки (участвуют в формировании Fc-фрагментов и определяют биологические функции молекулы). В зависимости от того, какие константные участки были синтезированы, выделяют 2 вида легких цепей и 5 видов тяжелых цепей, однако определяющее значение играют тяжелые цепи, в зависимости от которых выделяют пять изотипов, или классов:

  • Ig M;
  • Ig D;
  • Ig G;
  • Ig E;
  • Ig A.

Каждый изотип имеет определенные функции и биологические свойства.

Антигенными рецепторами неактивированных В-лимфоцитов являются связанные с мембраной Ig M или Ig D антитела. После одновременной стимуляции антигеном и Т-хелпером, В-лимфоцит, который соответствует конкретному антигену, активно делится и дифференцируется на разные клоны, синтезирующие определенные классы антител.

Антитела класса М

Продолжительность жизни составляет 5 дней.

Существуют в форме пентамера (состоят из пяти молекул антител формы Y, соединенных в области Fc-фрагмента).

Функции антител класса М:

  • Активация комплемента;
  • Рецептор В-лимфоцитов.

Антитела G класса

Продолжительность жизни составляет 23 дня. Существуют антитела G класса в качестве мономера, свободно циркулируя в кровотоке.

Функции Ig G:

  • Опсонизация;
  • Активация комплемента;
  • Антитело-опосредованная цитотоксичность;
  • Обеспечивают неонатальный иммунитет;
  • Являются основными антителами, синтезирующимися в ответ на повторную активацию клеток памяти идентичным антигеном;
  • Ингибирование активности В-лимфоцитов по способу обратной связи.

Антитела класса А

Антитела класса А

Продолжительность жизни составляет 6 дней. Существуют в форме мономеров, димеров и тримеров.

Функция антител класса Ig A заключается в защите слизистых от чужеродных агентов путем их связывания до попадания в ткани.

Антитела класса Е

Продолжительность жизни составляет 2 дня.

Антитела класса Е имеют две основные функции:

  • Являются рецепторами базофилов;
  • Отвечают на паразитарную инвазию.

Антитела класса D

Антитела класса D являются рецепторами В- лимфоцитов, в связи с чем продолжительность их существования определяется продолжительностью жизни иммунной клетки. В свободной, циркулирующей форме не существуют.

Как анализ на антитела помогает определить причину болезни

Как анализ на антитела помогает определить причину болезни

Анализ на антитела играет огромное, а в некоторых случаях даже решающее значение в постановке диагноза заболевания, так как он отражает протекающие в гуморальном звене иммунитета процессы.

Определение количества и подкласса антител позволяет судить о длительности и природе заболевания, а в некоторых случаях возможно определение конкретного возбудителя, вызвавшего болезнь, поэтому широко применяется в специализированных учреждениях при постановке таких диагнозов, как вирусный гепатит, ВИЧ и других.

Норма антител

В норме антитела можно обнаружить в кровотоке, на слизистых и, особенно, в лимфоидных органах, где в основном и происходит активация иммунного ответа. Это обусловлено постоянным контактом организма со внешней средой, состо