Иммуноглобулины A, D, E, G, M

Иммуноглобулины (Ig), это группа сывороточных белков, гетерогенная по ряду признаков, большинство из них располагается при электрофорезе в области у-глобулинов, а некоторые — в области бета-глобулиновой фракции.

Иммуноглобулины неоднородны по своим физико-химическим и биологическим свойствам, имеют и структурные различия. Экспертный комитет ВОЗ разработал классификацию иммуноглобулинов человека, по которой они делятся на классы A, D, E, G, M.

Иммуноглобулины A

IgA обнаруживаются обычно в иммунных сыворотках в низких концентрациях. По строению, свойствам они отличаются от IgG и IgM. Это гетерогенная группа белков, располагается при электрофорезе в области бета-глобулинов. Состоит из компонентов, отличающихся по массе, константе седиментации —7S, 9S, 11S и 19S. Молекула 7S IgA содержит два активных центра, которые отличаются большим сродством с антигеном, чем 7S IgG антитела той же специфичности.

В состав IgA входят легкие цепи, идентичные по иммунохимическим свойствам легким цепям IgG и IgM того же вида. Н-цепи IgA существенно отличаются от таковых в IgG своим размером и строением.

IgA составляют около 20% общего количества иммуноглобулинов и есть основными секреторными иммуноглобулинами. Содержатся в молозиве, слезной жидкости, желчи, кишечном соке, мокроте. Секреторные иммуноглобулины A важны в защите от кишечных, респираторных инфекций, определяют выраженность местного иммунитета. С этим классом Ig связано развитие иммунитета при респираторных заболеваниях, нарушение синтеза IgA сопровождается развитием заболеваний дыхательных путей.

В слизистой оболочке пищеварительного аппарата преобладают плазмоциты, синтезирующие секреторные IgA, ответственные за иммунную защиту человека от кишечной инвазии.

IgA секретируемых жидкостей (бронхов, кишок, слюны) идентичны между собой, но отличаются от IgA сыворотки крови дополнительной цепью (I).

Иммуноглобулины D

Эти белки отличаются от остальных классов иммуноглобулинов строением Н-цепей и биологическими свойствами. Иммуноглобулины D присутствуют в биологических жидкостях в очень малых концентрациях и составляют около 1% всех Ig. Их молекулярная масса составляет около 180000.

IgD не обладает свойством фиксировать комплемент, не проходит сквозь плаценту. Его роль в организме изучена крайне недостаточно. Полагают, что IgD имеют отношение к иммунологической памяти.

Иммуноглобулины Е

К группе IgE относятся антитела типа реагинов, ответственных за аллергию немедленного типа. Они не проходят сквозь плаценту, не фиксируют комплемент, не переносят кожную пассивную анафилаксию с сывороткой крови. Для них характерна способность сенсибилизировать кожу человека, поэтому одним из методов их обнаружения является реакция пассивного переноса Прауснитца — Кюстнера. Сенсибилизируют они и слизистые оболочки носа, глаз, дыхательного аппарата. У здоровых лиц их уровень очень низкий. При аллергии уровень IgE увеличивается в 4—30 раз. Они содержат 20% легких цепей, 80% — тяжелых (тяжелые цепи Е-цепи). Константа седиментации IgE 8S. В электрическом поле мигрируют с у- и бета-фракцией глобулинов сыворотки при pH 8,6.

Реагины — непреципитирующие антитела, что создает трудности для их выявления. Существует ряд методов определения IgE. Комплекс реагин — аллерген соединяется с субстратом, который обнаруживается радиологическими методами. Выявляют как суммарное общее количество IgE, так и уровень IgE против того или иного аллергена (специфические реагины). Используется и ряд других методов (реакция дегрануляции базофильных гранулоцитов, дегрануляции тканевых базофилов).

Реагины бивалентны. Одним концом они соединены тяжелыми цепями (Fc) с клеткой, другим (Fab) — с аллергеном. Одна молекула аллергена соединяется с двумя молекулами реагина.

Реагины могут соединяться и с клетками гладких мышц органов (бронхи, кишки, матка), соединительной ткани и крови (тканевые базофилы, базофильные гранулоциты, лимфоциты), с клетками эндотелия капилляров и другими тканями. Указанные клетки имеют рецепторы к Fc IgE. IgE образуются только у человека, но могут фиксироваться и клетками тканей животных. Реагины обнаруживаются и в секрете слизистой оболочки носа больных поллинозом, при аллергических реакциях реагинового типа в секрете бронхов появляются эозинофильные гранулоциты.

После открытия IgE как антитела, ответственного за немедленный тип аллергических реакций, долгое время считали, что другие виды Ig не участвуют в механизмах аллергии, в частности в патогенезе астмы. Однако постепенно накопились данные о том, что иммуноглобулины других классов играют существенную роль.

Иммуноглобулины различных классов имеют существенные физико-химические, структурные различия, определяющие их биологические свойства.

Все многообразие свойств и биологических функций антител определяется Fc- и Fab-фрагментами иммуноглобулинов различных классов. Fab-фрагмент — носитель активного центра — определяет авидность антител, то есть степень их способности связываться с антигеном. Так, иммуноглобулин G и иммуноглобулин M отличаются по своей авидности зависимо от вида антигена. Например, корпускулярные антигены более прочно взаимодействуют с IgM, что объясняется поливалентностью этого вида иммуноглобулинов. Более простые по строению антигены (белковые, полисахаридные) прочнее связываются с IgG, активный центр которого отличается большей авидностью.

Структурные различия Fc-фрагментов различных классов иммуноглобулинов определяют неодинаковые свойства антител к одному антигену, их разную способность фиксировать комплемент, нейтрализовать токсины, проницаемость через биологические мембраны и т. д. Например, способность связывать комплемент играет очень большую роль как в реализации защитных реакций организма, так и в участии комплементсвязывающих антител в формировании иммунопатологических процессов.

Fc-фрагмент имеет цитотропный участок, благодаря которому иммуноглобулины присоединяются к клеткам (гомоцитотропность антител); это может привести к реакции соответствующих клеток. Такого рода реакции клеток заканчиваются высвобождением биологически активных субстанций типа гистамина, что имеет место при аллергии немедленного типа.

Такая гомоцитотропность присуща IgE, которые в основном определяют патогенез аллергических заболеваний.

Антитела, принадлежащие к различным классам иммуноглобулинов, играют неодинаковую роль в формировании патологического процесса. Исследование иммуноглобулинов имеет очень важное значение в оценке состояния иммунологической реактивности и особенно в диагностике заболеваний с нарушением иммунной системы.

Важным моментом изучения иммуноглобулинов явилось создание простых количественных методов, основанных на использовании моноспецифических сывороток. Наибольшее распространение получил метод радиальной диффузии.

В большинстве исследований обычно используется определение трех классов иммуноглобулинов — G, M, A. Иммуноглобулины D, Е определяются реже. Исследование IgE проводится с помощью специальных методик.

Нормальное соотношение иммуноглобулинов: иммуноглобулин G —85%, иммуноглобулин A—10%, иммуноглобулин M —5%, иммуноглобулин D и иммуноглобулин E — менее 1%. Уровень IgG у новорожденных составляет 80% и более от уровня у взрослых. У пожилых наблюдается наоборот повышение уровня всех классов иммуноглобулинов.

При оценке гуморального звена иммунитета важно не только определение количества отдельных классов иммуноглобулинов, но и выявление содержания антител к конкретному антигену.

Концентрация иммуноглобулинов отражает состояние органов иммунитета, силу антигенного стимула, но нет прямой зависимости между содержанием иммуноглобулинов и уровнем антител к определенному антигену.

Большое значение придается изучению соотношения иммуноглобулинов при бронхиальной астме. При этом многие авторы отмечают наличие дисиммуноглобулинемии, выраженность которой находится в определенной зависимости от формы и тяжести заболевания. Однако нет четко выраженной закономерности в этом отношении.

Многие исследователи отмечают увеличение уровней иммуноглобулинов всех классов при инфекционно-аллергической астме. Ряд врачей указывают на значительное колебание уровня различных классов иммуноглобулинов. Эта неоднородность объясняется большим разнообразием обследованных контингентов больных, многообразием этиологии и патогенеза заболевания и степени его тяжести.

Представляют большой интерес данные о содержании IgE у астматиков. Отмечается резкое увеличение его при атопической форме астмы, менее выраженное при инфекционно-аллергической форме заболевания. Аллергологи рассматривают высокое содержание иммуноглобулина E в крови при одновременном снижении IgA как плохой прогностический признак.

Что касается иммуноглобулинов в бронхиальном секрете, то литературные сведения очень разнообразны. Указывается на более высокий уровень IgA и IgG в смыве из бронхов больных астмой по сравнению с содержанием их у больных бронхитом. Аллергологи объясняют это гиперсекрецией Ig при бронхиальной астме. Другие авторы, наоборот, отмечают снижение содержания иммуноглобулинов в секрете бронхов. Можно полагать, что факт повышения уровня IgG при снижении IgM объясняется длительностью антигенного воздействия.

Иммуноглобулины G

Наиболее изучен класс IgG, который составляет у взрослых людей основную массу иммуноглобулинов (0,8—68 г/л). К IgG относят антитела против множества антигенов, что определяет их важное защитное значение.

Используя методы протеолитической деградации, медики расшифровали структуру молекулы IgG. Как выяснилось, иммуноглобулины G состоят из 2 легких (L-цепи) и 2 тяжелых (Н-цепи) цепей полипептидов, соединенных дисульфидными (—S—S—) мостиками, а также менее прочными ковалетными связями. L-цепи идентичны у всех классов иммуноглобулинов, основные структурные различия Ig локализованы в Н-цепях. Более детальные исследования Н-цепей позволили выделить внутри IgG четыре субкласса, изотипа. Подклассы IgG разделяются по своему действию и специфичности. Скорость осаждения IgG — 7S, молекулярная масса — 160000, состоит из 1330 аминокислот. Молекула иммуноглобулина G имеет два центра одинакового строения, которые являются рабочей частью молекулы и называются также комбинирующими участниками.

От IgG с помощью протеолитических ферментов можно отделить 1 участок, включающий две части тяжелых цепей, которые не имеют активного центра, Fc-фрагмент (Fragment constant). Остальная часть молекулы разделена на два Fab-фрагмента (Fragment antigen binding), которые могут связывать антиген и включают по одной легкой цепи, части тяжелой цепи. Каждый Fab-фрагмент имеет один активный центр, определяющий специфичность антител. Активный центр, или иначе комбинирующий участок, образован небольшим числом аминокислот (около 15) и придает молекуле специфичность и уникальную изменчивость. Этот активный участок имеет отношение к обеим цепям.

Вариабельность аминокислотного состава в активном участке Fab-фрагмента обеспечивает формирование большого числа структурных вариантов, комплементарных множеству природных и синтетических антигенных детерминант. Постоянство другого Fc-фрагмента определяет однотипность эффекторной функции данного класса иммуноглобулинов. IgG — единственный из иммуноглобулинов, способный переходить через плаценту.

Иммуноглобулин М

Белки этого класса составляют 5—10% сывороточных иммуноглобулинов. Они являются макроглобулинами, имеют молекулярную массу 900000-1000000, при электрофорезе мигрируют в зоне бета-глобулинов. Молекула иммуноглобулина M состоит из пяти ъединиц, каждая соответствует IgG, состоит из 2 тяжелых, 2 легких цепей. Все они связаны дисульфидными мостиками. Аминокислотный состав и антигенное строение легких цепей сходны с таковыми IgG. Тяжелые цепи IgM отличаются он Н-цепей IgG по молекулярной массе, аминокислотному составу и антигенному строению.

Так как молекула IgM включает пять субъединиц, аналогичных IgG, поэтому следовало ожидать в ней наличия десяти активных центров, но исследования показывают, что в каждой субъединице один из активных центров ввиду пространственных затруднений недоступен для антигена.

IgG образуются на ранних этапах иммунизации различными антигенами. При воздействии антигенами белковой природы синтез IgM быстро сменяется синтезом IgG- антител; если антигены полисахаридной природы, IgM синтезируются одновременно с IgG. IgM мало специфичны, но в комплексе с антигеном обладают высокой активностью фиксировать комплемент, что способствует быстрому разрушению антигена. Эта особенность очень важна на ранних этапах инфицирования организма.

Виды иммуноглобулинов по характеру действия

Помимо оценки отдельных классов иммуноглобулинов имеет значение и определение характера действия иммуноглобулинов. При аллергических заболеваниях помимо реагинов выявляют и другие типы антител (преципитины, гемагглютинины, блокирующие). Они могут принимать участие в разных аллергических процессах — бронхиальная астма, пищевая аллергия, лекарственная аллергия, поллинозы.

Преципитирующие антитела (чаще иммуноглобулин G), участвующие в аллергических процессах, являются компонентом иммунных комплексов. Последние локализуются, проникая через сосудистую стенку, в бронхиальных альвеолах. Активация комплемента, выделение лейкотаксических факторов ведут к появлению гранулоцитов и макрофагов. Разрушение последних освобождает ферменты и монокины, повреждающие ткань легкого, и формирует ее фиброз. Развивается воспалительная реакция, опосредованная биологически активными веществами.

Комплементсвязывающие антитела участвуют в патогенезе таких аллергозов, как реакции типа «обратной» анафилаксии, цитотоксический анафилактический шок, анафилактический шок при бактериальной аллергии, туберкулиновый шок; встречаются они и при поллинозах.

Блокирующие аллергические антитела есть в крови выздоравливающих от аллергии. Они относятся к иммуноглобулинам G, термостабильны, не сенсибилизируют кожу, не вызывают образования преципитата. Этот вид антител образуется после проведения специфической гипосенсибилизации.

Гемагглютинирующие антитела — антитела, способные специфически реагировать с эритроцитами, соединенными с аллергеном. Окончательно не установлено, обладают ли этим свойством к агглютинации и другие виды антител (реагины или блокирующие).

Аллергические антитела специфичны, но к некоторым видам аллергенов специфичность относительна, возможно развитие так называемых перекрестных реакций. Реакции между антигеном (аллергеном) и антителом многообразны и ведут к различным клиническим проявлениям.