Імуноглобуліни (антитіла)

Імуноглобуліни (антитіла) є найважливішими білками у специфічній імунній відповіді, і їх завдання, зокрема, захищати організм від загроз. від мікроорганізмів. Дефіцит або надлишок антитіл може бути ознакою різних патологій, тому їх визначення в крові є важливим елементом діагностики багатьох захворювань. Більше того, прогрес біомедичних наук дозволив використовувати синтетичні антитіла при лікуванні певних захворювань.

Зміст

1. Імуноглобуліни (антитіла) - типи та структура
2. Імуноглобуліни (антитіла) - роль в організмі
3. Імуноглобуліни (антитіла) - імунна пам’ять
4. Імуноглобуліни (антитіла) - антигенна мінливість антитіл
5. Імуноглобуліни (антитіла) - вакцини
6. Імуноглобуліни (антитіла) - серологічний конфлікт
7. Імуноглобуліни (антитіла) - дослідження
8. Імуноглобуліни (антитіла) - норми
9. Імуноглобуліни (антитіла) - результати та їх інтерпретація
10. Імуноглобуліни (антитіла) - що означає підвищений рівень антитіл?
11. Імуноглобуліни (антитіла) - що означає зниження рівня антитіл?
12. Імуноглобуліни (антитіла) - застосування в лабораторній діагностиці
13. Імуноглобуліни (антитіла) - використання в терапії

Імуноглобуліни, також відомі як антитіла або гаммаглобуліни, - це імунні білки, що виробляються клітинами імунної системи - плазматичними клітинами, які є типом В-лімфоцитів.

Антитіла присутні в рідинах організму всіх хребетних і утворюються при контакті з хімічними молекулами (антигенами), такими як бактерії, віруси, а в деяких випадках навіть при контакті з власними тканинами (так звані аутоантигени).

Антитіла є частиною гуморальної імунної відповіді і діють дуже специфічно, оскільки завжди спрямовані проти певного антигену.

Назва "гуморал" походить від гуморальної теорії, яка була поширена в медицині в давнину і передбачала наявність в організмі людини рідин (гуморів). Хоча ця теорія вже давно спростована, деякі її формулювання все ще використовуються в медичній термінології.

Гуморальна імунна відповідь складається з лімфоцитів групи В (включаючи плазматичні клітини) та антитіл, які вони виробляють. Гуморальний вираз стосується того факту, що елементи імунної системи, що включають його, містяться в рідинах організму (гуморах), таких як лімфа або плазма.

Імуноглобуліни (антитіла) - типи та структура

Антитіла мають Y-подібну форму і складаються з двох пар білкових ланцюгів - легкого та важкого, які зв'язані між собою дисульфідними зв'язками. На основі відмінностей у структурі важких ланцюгів виділяють кілька класів (типів) антитіл:

• імуноглобулін типу А (IgA) - (альфа-важкий ланцюг) - це антитіло, яке секретується переважно через слизові оболонки, наприклад, кишечник, дихальні шляхи та секрети, наприклад, слину, забезпечуючи місцевий гуморальний імунітет
• Імуноглобулін типу D (IgD) - (дельта важкого ланцюга) є найменш відомим антитілом і становить до 1 відсотка. всі антитіла в крові
• імуноглобулін типу Е (IgE) - (важкий ланцюг епсилону) становить лише 0,002 відсотка. всіх антитіл у крові та має унікальну властивість активувати тучні клітини та базофіли, що призводить до їх вивільнення, серед іншого. гістамін
• Імуноглобуліни G-типу (IgG) - (гамма-важкий ланцюг) є найчисленнішими (80% всіх антитіл) і найбільш стійкими антитілами в організмі, оскільки вони можуть залишатися в крові навіть через кілька десятків років після контакту з антигеном
• імуноглобуліни типу М (IgM) - (му важкої ланцюга) виробляються спочатку в процесі імунної відповіді, менш стійкі і поступово замінюються антитілами IgG

Більшість антитіл (IgG, IgD, IgE) існують як одна молекула "Y" (мономер). Виняток становлять антитіло IgA, яке зустрічається у подвійній формі (димері) та антитіло IgM, утворюючи т.зв. сніжинка (пентамер).

Антитіла в області легкої та важкої ланцюгів мають змінну область, яка являє собою певну послідовність амінокислот, яка майже ідеально збігається з послідовністю на антигені. Ця область називається паратопом і відповідає за специфічну специфічність зв'язування кожного антитіла з антигеном.

Як наслідок, кожне антитіло підходить антигену як ключ і замок, і, поєднуючись між собою, вони утворюють т.зв. імунний комплекс. Однак слід пам’ятати, що антитіла, тим не менше, демонструють гнучкість зв’язування з різними антигенами, а це означає, що вони можуть відповідати різним антигенам, що може призвести до перехресних реакцій. Це явище дуже часто спостерігається при алергії.

• ХРЕСТОВА АЛЕРГІЯ - симптоми. Таблиця перехресних алергенів

Імуноглобуліни (антитіла) - роль в організмі

Роль усіх антитіл в організмі полягає в участі в імунних реакціях. Антитіла здатні утворювати імунні комплекси з молекулами антигену та активувати систему комплементу та запалення. Це для нейтралізації антигену та безпечного виведення його з організму.

Завдяки своїм різноманітним біохімічним властивостям різні класи антитіл можуть виконувати спеціалізовані функції:

• інактивують паразитів (IgE)
• нейтралізують мікроорганізми (IgM, IgG)
• захищають від рецидивів, наприклад, паротиту (IgG)
• захищають слизові оболонки мікроорганізмами та алергенами (IgA)
• брати участь у дозріванні та розвитку лімфоцитів (IgD)
• надавати імунітет плоду (IgG) та новонародженому (IgA)

Імуноглобуліни (антитіла) - імунна пам’ять

Імунна відповідь поділяється на первинну та вторинну відповіді. Первинна імунна відповідь розвивається в той момент, коли вона спочатку контактує з антигеном, тоді організм виробляє переважно антитіла IgM, які поступово замінюються більш специфічними та стійкими антитілами IgG.

Навпаки, вторинна імунна відповідь виникає при повторному контакті з тим самим антигеном. Він більш інтенсивний, ніж первинна відповідь, і концентрація антитіл досягає вищих рівнів, ніж у первинній відповіді.

Така ефективна вторинна реакція випливає з т.зв. імунна пам’ять і наявність лімфоцитів В пам’яті. Такі клітини живуть в організмі роками, і коли вони знову контактують з антигеном, вони починають дуже інтенсивно ділитися і виробляти специфічні антитіла.

Імуноглобуліни (антитіла) - антигенна мінливість антитіл

Одним із найбільш захоплюючих явищ у контексті антитіл є процес їх утворення та величезна різноманітність, яку вони здатні досягти, оскільки кількість комбінацій антитіл оцінюється до трильйона. Секрет полягає в будові генів, що кодують антитіла, та процесах рекомбінації генів антитіл та їх гіпермутації.

Ці процеси можна назвати контрольованим введенням мутацій у геном саме з метою встановлення методу спроб та помилок відповідних антитіл. Хоча це звучить не надто складно, насправді це дуже складний процес, який вимагає надзвичайної точності і навіть може призвести до утворення новоутворень у разі помилок.

Імуноглобуліни (антитіла) - вакцини

Антитіла відіграють ключову роль у формуванні імунітету після вакцинації. При контакті з антигеном у вакцині клітини імунної системи виробляють антитіла.

Спочатку менш стійкий і специфічний IgM, а потім стійкий і тривалий IgG в крові. Наприклад, під час вакцинації проти вірусу гепатиту В (ВГВ) вводять три дози вакцини з інтервалами, щоб викликати стійкий імунітет. Мірилом ефективності такої вакцинації є вимірювання рівня антитіл IgG проти антигенів вірусу в крові.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ:

• Антигени гепатиту В та антитіла
• Антинейронні антитіла - що це таке? На які захворювання вони вказують?
• Анти-ТРО антитіла - норма. Як інтерпретувати результати тесту?
• TRAb антитиреоїдні антитіла - стандарти та результати тестів
• Анти-ТГ антитиреоїдні антитіла

Імуноглобуліни (антитіла) - серологічний конфлікт

Одним з найважливіших тестів у вагітних є оцінка наявності та моніторинг антитіл проти антигенів еритроцитів плода. В умовах серологічного конфлікту такі антитіла можуть проникати через плаценту до плода і руйнувати його еритроцити, викликаючи гемолітичну хворобу. Це той випадок, коли мати - резус (-), а плід - резус (+).

Імуноглобуліни (антитіла) - дослідження

Антитіла складають 12-18% білків сироватки крові. З метою оцінки кількості окремих білкових фракцій, включаючи антитіла, проводять протеїнограму. Цей тест заснований на електрофорезі сироваткових білків, тобто їх поділі в електричному полі.

Тест на рівень антитіл проводиться з венозної крові (IgM, IgG, IgE, IgA) або слини та стільця (IgA). У деяких клінічних ситуаціях можна провести обстеження іншого матеріалу, наприклад спинномозкової рідини.

Загальні концентрації IgG, IgM, IgA та легких ланцюгів антитіл регулярно визначають імунонефелометричним та імунотурбідиметричним методами. На відміну від них, загальну концентрацію антитіл IgE найчастіше перевіряють за допомогою імунохімілюмінесцентних методів.

Імунотурбідиметричний та імунонефелометричний методи використовують перевагу здатності помутніти розчини та розсіювати світло шляхом утворення комплексів антиген-антитіло. Імунонефелометричний метод вимірює інтенсивність світла, розсіяного досліджуваним розчином, а імунотурбідиметричний метод вимірює інтенсивність світла, що проходить через досліджуваний розчин. Ці методи використовуються, серед інших. для визначення загальної концентрації різних класів антитіл.

Патологічні форми антитіл також можуть бути позначені в лабораторії. Прикладом може служити моноклональне антитіло (білок М), яке є неповним антитілом (наприклад, не має фрагмента важкої або легкої ланцюга), виявленого в моноклональних гаммапатіях або лімфомах. Інший приклад - білок Бенс-Джонса, який міститься в сечі людей з розсіяною мієломою.

Варто знати

Імуноглобуліни (антитіла) - норми

Норми загального рівня антитіл у крові залежать від віку, а для дорослих:

• IgG - 6,62-15,8 г / л
• IgM - 0,53-3,44 г / л
• IgA - 0,52-3,44 г / л
• IgE - до 0,0003 г / л
• IgD - до 0,03 г / л

Імуноглобуліни (антитіла) - результати та їх інтерпретація

Ряд клінічних ситуацій може призвести до підвищення рівня антитіл (гіпергаммаглобулінемія) або до їх зниження (гіпогаммаглобулінемія).

Збільшення або зменшення може стосуватися або загальної кількості антитіл, або лише окремих класів антитіл. Також клінічне значення має визначення наявності специфічних антитіл, спрямованих проти конкретних мікроорганізмів або власних тканин.

Імуноглобуліни (антитіла) - що означає підвищений рівень антитіл?

Поліклональна гіпергаммаглобулінемія виникає в результаті перепродукції багатьох класів антитіл різними клітинами плазмоцитів і може бути результатом:

• гостре та хронічне запалення
• паразитарні, бактеріальні, вірусні або грибкові захворювання
• аутоімунні захворювання
• цироз печінки
• саркоїдоз
• СНІД

Імуноглобуліни (антитіла) - що означає низький рівень антитіл?

Моноклональна гіпергаммаглобулінемія виникає в результаті перевиробництва антитіл одним клоном ракової клітини і може бути обумовлена:

• множинна мієлома
• Невідома причина гаммапатії (MGUS)
• лімфома
• Макроглобулінемія Вальдерстрема

Гіпогаммаглобулінемія може бути спричинена:

• спадкові генетичні дефіцити, наприклад, важкий комбінований імунодефіцит (SCID)
• ліки, наприклад антималярійні, цитостатичні та глюкокортикоїдні препарати
• недоїдання
• інфекції, наприклад ВІЛ, EBV
• новоутворення, наприклад, лейкемії, лімфоми
• нефротичний синдром
• великі опіки
• сильна діарея

Імуноглобуліни (антитіла) - застосування в лабораторній діагностиці

Антитіла (переважно IgG) зазвичай використовуються в лабораторних дослідженнях. Такі антитіла отримують у лабораторних умовах і називаються моноклональними антитілами. Вони походять від одноклітинного клону і спрямовані проти певного антигену.

Основним методом отримання моноклональних антитіл є використання лабораторних мишей та клітинних культур. Це поєднання двох типів клітин: ракових клітин (мієлома) та В-лімфоцитів, які продукують специфічні антитіла.

Згодом моноклональні антитіла можна модифікувати, приєднуючи до них ферменти, радіоізотопи та флуоресцентні барвники. Методи антитіл використовують перевагу здатності специфічно зв'язуватися з антигеном.

• Метод ІФА

ІФА (імуноферментний аналіз) є одним із найбільш часто використовуваних методів у діагностичних та наукових дослідженнях. Метод ІФА використовує моноклональні антитіла, які зв’язані з ферментом. Він може використовуватися для кількісної оцінки різних антигенів у біологічному матеріалі. Перевагою методу ІФА є простота та висока чутливість. Метод ІФА проводиться за допомогою спеціальних пластикових пластин із лунками, заповненими, наприклад, антигенами Боррелії та специфічними моноклональними антитілами, які призначені для виявлення антитіл у зразку пацієнта.

• Метод RIA

Метод радіоімунологічного аналізу (RIA) полягає у виявленні антигенів із застосуванням антитіл, мічених радіоактивними ізотопами, наприклад, з вуглецем 14C. Однак через безпеку роботи з радіоактивними речовинами частіше використовують метод ІФА.

• Метод Вестерн-блот

Метод Вестерн-Блот полягає у відділенні досліджуваного антигену в електричному полі та перенесенні його на спеціальну мембрану. Потім на антигенну мембрану наносять специфічні антитіла, мічені барвником або ферментом. Метод Вестерн-Блот дозволяє дуже специфічно виявляти антигени, тому його використовують у тестах, що підтверджують непереконливі результати, наприклад, при серологічному діагнозі хвороби Лайма.

• Проточна цитометрія

Метод полягає у виявленні специфічних маркерів на поверхні клітин (імунофенотипування). У цитометрії використовуються флуоресцентно мічені моноклональні антитіла, специфічні для певного поверхневого маркера на клітині. Потім мічені клітини виявляють детектором. Проточна цитометрія використовується, наприклад, для аналізу CD57.

• Імуногістохімія

Завдяки імуногістохімічним методам можна виявити антигени у фрагментах тканин із застосуванням мічених антитіл, які потім спостерігаються під мікроскопом.

• Білковий мікрочип

Білкова мікрочип - це сучасний метод, принцип дії якого подібний до методу ІФА. Завдяки мініатюризації та можливості одноразового виявлення до декількох сотень різних білків він знайшов застосування в наукових дослідженнях та алергології.

Імуноглобуліни (антитіла) - використання в терапії

Моноклональні антитіла також можуть бути використані при лікуванні деяких захворювань. Вперше їх застосували в 1981 році при лікуванні лімфоми. Моноклональні антитіла використовуються в:

• вбивство ракових клітин, наприклад Офатумумаб (IgG проти маркера CD20)
• інгібування виділених клітин імунної системи при трансплантації, наприклад, Мурономаб (IgG проти маркера CD3)
• інгібування імунних реакцій при аутоімунних захворюваннях, наприклад Адалімумаб (IgG проти фактора некрозу пухлини альфа)

Бібліографія:

1. П’єтруха Б. Вибрані питання клінічної імунології - дефіцит антитіл та клітинний дефіцит (частина I) Pediatr Pol, 2011, 86 (5), 548-558.
2. Пол У.Є. Фундаментальна імунологія, Філадельфія: Wolters Kluwer / Lippincott Williams & Wilkin 2008, 6-е видання.
3. Лабораторна діагностика з елементами клінічної біохімії, підручник для студентів-медиків, під редакцією Dembińska-Kieć A. та Naskalski J.W., Elsevier Urban & Partner Wydawnictwo Wrocław 2009, 3-е видання.
4. Внутрішні хвороби, під редакцією Щеклік А., Medycyna Praktyczna Kraków 2010

Про автора

Кароліна Карабін, доктор медичних наук, молекулярний біолог, лабораторний діагност, Cambridge Diagnostics Polska Біолог зі спеціалізацією з мікробіології та лабораторний діагност з більш ніж 10-річним досвідом у лабораторних роботах. Випускник Школи молекулярної медицини та член Польського товариства генетики людини, керівник наукових досліджень в лабораторії молекулярної діагностики при кафедрі гематології, онкології та внутрішніх хвороб Варшавського медичного університету. Захистила звання доктора медичних наук у галузі медичної біології на 1-му медичному факультеті Варшавського медичного університету. Автор багатьох наукових та науково-популярних праць у галузі лабораторної діагностики, молекулярної біології та харчування. Щодня, як фахівець у галузі лабораторної діагностики, він керує основним відділом Cambridge Diagnostics Polska та співпрацює з командою дієтологів у дієтичній клініці CD. Він ділиться своїми практичними знаннями з діагностики та дієтотерапії захворювань зі спеціалістами на конференціях, тренінгах, у журналах та на веб-сайтах. Її особливо цікавить вплив сучасного способу життя на молекулярні процеси в організмі.