Innhold
- Generelle egenskaper for immunoglobuliner
- Funksjoner av de konstante og varierende immunoglobulinregionene
- IgA
- IgD
- IgE
- IgG
- IgM
- En merknad om antistoffdiversitet
Immunoglobuliner, også kalt antistoffer, er glykoproteinmolekyler som utgjør en viktig del av immunforsvaret, som generelt er ansvarlig for å bekjempe smittsom sykdom og utenlandske "invasjoner". Ofte forkortet som "Ig", finnes antistoffer i blod og andre kroppsvæsker fra mennesker og andre virveldyr. De hjelper til med å identifisere og ødelegge fremmede stoffer som mikrober (f.eks. Bakterier, protosoanparasitter og virus).
Immunoglobuliner er klassifisert i fem kategorier: IgA, IgD, IgE, IgG og IgM. Bare IgA, IgG og IgM finnes i betydelige mengder i menneskekroppen, men alle er viktige eller potensielt viktige bidragsytere til menneskets immunrespons.
Generelle egenskaper for immunoglobuliner
Immunoglobuliner produseres av B-lymfocytter, som er en klasse av leukocytter (hvite blodlegemer). De er symmetriske Y-formede molekyler som består av to lengre tunge (H) kjeder og to kortere lette (L) kjeder. Skjematisk inkluderer "stammen" av Y de to L-kjedene, som deles fra hverandre omtrent halvveis fra bunnen til toppen av immunoglobulinmolekylet og divergerer i en omtrent 90-graders vinkel. De to L-kjedene løper langs utsiden av Y-armene, eller delene av H-kjedene over delingspunktet. Dermed består både stammen (to H-kjeder) og begge "armene" (en H-kjede, en L-kjede) av to parallelle kjeder. L-kjedene kommer i to typer, kappa og lambda. Disse kjedene samhandler alle med hverandre via enten disulfid (S-S) bindinger eller hydrogenbindinger.
Immunoglobuliner kan også skilles inn i konstante (C) og variable (V) deler. C-delene dirigerer aktiviteter hvor alle eller de fleste immunglobuliner deltar, mens V-områdene binder seg til spesifikke antigener (dvs. proteiner som signaliserer tilstedeværelsen av en spesiell bakterie, virus eller annet fremmed molekyl eller enhet). "Armene" til antistoffer kalles formelt Fab-regioner, der "Fab" betyr "antigenbindende fragment"; V-delen av dette inkluderer bare de første 110 aminosyrene i Fab-regionen, ikke hele saken, da delene av Fab-armene nærmest grenpunktet til Y er ganske konstante mellom forskjellige antistoffer og regnes som en del av C region.
Som analogi bør du vurdere en typisk bilnøkkel, som har en del som er felles for de fleste nøkler uavhengig av hvilken spesiell kjøretøy nøkkelen er designet for å betjene (f.eks. Den delen du holder i hånden når du bruker den) og en del som er spesifikt bare for det aktuelle kjøretøyet. Håndtakspartiet kan sammenlignes med C-komponenten i et antistoff og den spesialiserte delen til V-komponenten.
Funksjoner av de konstante og varierende immunoglobulinregionene
Den delen av C-komponenten under grenen av Y, kalt Fc-regionen, kan være tanken på som hjernen i antistoffoperasjonen. Uansett hva V-regionen er designet for å gjøre i en gitt type antistoff, kontrollerer C-regionen utførelsene av dens funksjoner. C-regionen til IgG og IgM er det som aktiverer komplementveien, som er et sett med ikke-spesifikke "første forsvarslinje" immunresponser involvert i betennelse, fagocytose (der spesialiserte celler fysisk hiver fremmedlegemer) og celleforringelse. C-regionen av IgG binder seg til disse fagocyttene så vel som til "naturlig killer" -celler; C-regionen av IgE binder seg til mastceller, basofiler og eosinofiler.
Når det gjelder opplysninger om V-regionen, er denne sterkt varierende stripe av immunoglobulinmolekylet i seg selv delt inn i hypervariable og rammeområder. Mangfold i den hypervariable grunnen, som din intuisjon antagelig antyder, er ansvarlig for det fantastiske antigenet som immunoglobuliner er i stand til å gjenkjenne, nøkkel-i-lås-stil.
IgA
IgA står for rundt 15 prosent av antistoffene i det menneskelige systemet, noe som gjør det til den nest vanligste typen immunglobulin. Bare rundt 6 prosent finnes i blodserumet. I serum finnes det i sin monomere form - det vil si som et enkelt molekyl i en Y-form som beskrevet ovenfor. I sin sekretorikk fra eksisterer den imidlertid som en dimer, eller to av Y-monomerer som er koblet sammen. Faktisk er den dimere formen mer vanlig, da IgA sees i en lang rekke biologiske sekreter, inkludert melk, spytt, tårer og slim. Det har en tendens til å være uspesifikk når det gjelder hvilke typer utenlandske nærvær den er rettet mot. Dens tilstedeværelse på slimhinner gjør det til en viktig portvakt på fysisk sårbare steder, eller flekkene der mikrober lett kan finne måter dypere inn i kroppen.
IgA har en halveringstid på fem dager. Sekretorisk form som totalt fire steder å binde antigener, to per Y-monomer. Disse kalles ordentlig epitop-bindende steder, ettersom epitopen er den spesifikke delen av enhver inntrenger som utløser en immunreaksjon. Fordi det finnes i slimhinner som er utsatt for høye nivåer av fordøyelsesenzymer, har IgA en sekretorisk komponent som forhindrer at den blir degradert av disse enzymene.
IgD
IgD er den sjeldneste av de fem klasser immunglobuliner, og utgjør omtrent 0,2 prosent av serumantistoffene, eller omtrent 1 av 500. Det er en monomer og har to epitopbindende steder.
IgD er funnet festet til overflaten av B-lymfocytter som en B-celle reseptor (også kalt sIg), der det antas å kontrollere B-lymfocyttaktivering og undertrykkelse som respons på signaler fra immumlobuliner som sirkulerer i blodplasma. IgD kan være en faktor i aktiv eliminering av B-lymfocytter ved å generere selvreaktive auto-antistoffer. Selv om det virker nysgjerrig på at antistoffer noen gang ville angripe cellene som lager dem, kan noen ganger eliminering denne kontrollere en overflødig eller feilrettet immunrespons, eller ta B-celler ut av bassenget når de blir skadet og ikke lenger syntetisere nyttige produkter.
I tillegg til sin rolle som en de facto celleoverflatreseptor, finnes IgD i mindre grad i blod og lymfevæske. Det antas også at noen mennesker reagerer med visse haptener (antigeniske underenheter) på penicillin, noe som sannsynligvis er grunnen til at noen mennesker er allergiske mot dette antibiotikumet. det kan også reagere med vanlige, ufarlige blodproteiner på samme måte, og dermed gi en autoimmun respons.
IgE
IgE utgjør bare omtrent 0,002 prosent av serumantistoffet, eller omtrent 1/50 000ste av alle sirkulerende immunoglobuliner. Likevel spiller det en viktig rolle i immunresponsen.
I likhet med IgD, er IgE en monomer og har to antigene bindingssteder, en på hver "arm". Den har en kort halveringstid på to dager. Det er bundet til mastceller og basofiler, som sirkulerer i blod. Som sådan er det en formidler av allergiske reaksjoner. Når et antigen binder seg til Fab-delen av et IgE-molekyl bundet til en mastcelle, fører dette til at mastcellen frigjør histamin i blodomløpet. IgE deltar også i lysis eller kjemisk nedbrytning av parasitter av den protosoiske sorten (tenk amøber og andre encellede eller flercellige inntrengere). IgE lages også som respons på tilstedeværelsen av helminths (parasittiske ormer) og visse leddyr.
Noen ganger spiller IgE også en indirekte rolle i immunresponsen ved å galvanisere andre immunkomponenter til handling. IgE kan beskytte slimhinneoverflater ved å starte betennelse. Du kan tenke at betennelse kan bety noe uønsket, siden det har en tendens til å forårsake smerter og hevelse. Men betennelse, blant mange andre immunfordeler, gjør at IgG, som er proteiner fra komplementveiene, og hvite blodlegemer kan komme inn i vev for å konfrontere inntrengerne.
IgG
IgG er det dominerende antistoffet i menneskekroppen, og står for hele 85 prosent av alle immunoglobuliner. En del av dette er på grunn av den lange, om enn variable halveringstiden på syv til 23 dager, avhengig av den aktuelle IgG-underklassen.
I likhet med tre av de fem typene immunglobulin, eksisterer IgG som en monomer. Det finnes hovedsakelig i blodet og lymfene. Den har den unike evnen til å krysse morkake hos gravide, slik at den kan beskytte det ufødte fosteret og det nyfødte barnet. Hovedaktivitetene inkluderer forbedring av fagocytose i makrofager (spesialiserte "eater" -celler) og nøytrofiler (en annen type hvite blodlegemer); nøytraliserende giftstoffer; og inaktivere virus og drepe bakterier. Dette gir IgG en bred palett med funksjoner som passer for et antistoff som er så utbredt i systemet. Det er vanligvis det andre antistoffet på scenen når en inntrenger er til stede, og følger tett etter IgM. Tilstedeværelsen er enormt økt i kroppens anamnestiske respons. "Anamnestic" betyr "ikke å glemme", og IgM reagerer på en inntrenger som den har møtt før med en øyeblikkelig pigg i antallene. Endelig kan Fc-delen av IgG binde seg til NK-celler for å sette i gang en prosess som kalles antistoffavhengig cellemediert cytotoksisitet, eller ADCC, som kan drepe eller begrense effektene av invaderende mikrober.
IgM
IgM er kolossen av immunoglobuliner. Det eksisterer som en pentameter, eller en gruppe på fem bundne IgM-monomerer. IgM har kort halveringstid (ca. fem dager) og utgjør omtrent 13 til 15 prosent av serumantistoffene. Det er viktig at det også er den første forsvarslinjen blant de fire antistoff-søsknene, og er det første immunglobulinet som ble laget under en typisk immunologisk respons.
Fordi IgM er en pentamer, har den 10 epitop-bindende steder, noe som gjør det til en voldsom motstander. De fem Fc-delene, som de fleste andre immunoglobuliner, kan aktivere komplementproteinveien, og som en "first responder" er den mest effektive typen antistoff i denne forbindelse. IgM agglutinerer invaderende materiale, og tvinger enkeltstykker til å feste seg sammen for lettere å fjerne kroppen. Det fremmer også lysis og fagocytose av mikroorganismer, med en spesiell affinitet for å fjerne bakterier.
Monomeriske former for IgM eksisterer og finnes hovedsakelig på overflaten av B-lymfocytter som reseptorer eller sIg (som med IgD). Interessant nok har kroppen allerede produsert voksne nivåer av IgM i en alder av ni måneder.
En merknad om antistoffdiversitet
Takket være den svært høye variasjonen i den hypervariable delen av Fab-komponenten i hver av de fem immunoglobulinene, kan det opprettes et astronomisk antall unike antistoffer i de fem formelle klassene. Dette forsterkes av det faktum at L- og H-kjedene også kommer i en rekke isotyper, eller kjeder som er overfladisk like etter hverandre, men inneholder forskjellige aminosyrer. Faktisk er det 45 forskjellige gener "kappa" L-kjeder, 34 "lambda" L-kjeder og 90 H-kjedegener for totalt 177, som igjen gir over tre millioner unike kombinasjoner av gener.
Dette gir mening fra evolusjon og overlevelses synspunkt. Ikke bare må immunforsvaret være forberedt på å konfrontere inntrengerne det allerede "vet" om, men det må også være forberedt på å skape en optimal respons til inntrengerne det aldri har sett, eller for den saks skyld, som er helt nye i naturen, slik som influensavirus som har utviklet seg gjennom mutasjoner. Verts-inntrenger-samspillet over tid og på tvers av mikrobielle arter og virveldyrarter er egentlig ikke mer enn et pågående, uendelig "våpenløp."