Екатерина Умнякова - Как работает иммунитет [litres]

IgM – высокомолекулярные иммуноглобулины, которые состоят из пяти «мономеров», соединенных между собой. Все остальные типы антител не имеют такой сложной организации, как IgM, и состоят из одного «мономера» в виде буквы «Y». Этот тип иммуноглобулинов активно синтезируется при первичном иммунном ответе, когда B-лимфоцит впервые встречает антиген.

IgG – основной тип антител, циркулирующий в крови. Эти иммуноглобулины вырабатываются при вторичном иммунном ответе, который развивается при повторной встрече с патогеном. Благодаря своим небольшим размерам только lgG способны преодолевать плацентарный барьер и обеспечивать иммунитет плода. Эти антитела дольше других находятся в организме.

Нейтрофил поглощает патогены, меченные антителами

Основной функцией IgA является защита от различных инфекций слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, дыхательных и мочеполовых путей. Этот тип антител постоянно синтезируется лимфоцитами в тканях слизистых и мешает патогенам проникать внутрь организма. Несколько молекул IgA связываются с чужеродными частицами, окружая патоген, и в таком виде выводят его из организма.

Функции антител типа IgD, доля которых составляет менее 1 % всех антител в крови, до конца не выяснены. Известно, что в основном этот иммуноглобулин содержится на мембране большинства зрелых В-лимфоцитов. Также антитела типа lgD присутствуют в верхних дыхательных путях и после обнаружения своих мишеней взаимодействуют с базофилами – клетками-связистами, содержащими огромное количество сигнальных молекул для разных типов иммунных клеток.

Антитела IgE в свободном виде в плазме почти не встречаются. Этот тип иммуноглобулинов защищает организм от действия паразитарных инфекций. Их рецепторы присоединяются к хвостовой части эозинофилов. После того, как IgE связываются с паразитом и образуют комплекс антитело-антиген, эозинофилы его уничтожают. За счет IgE осуществляются многие аллергические реакции, поскольку базофилы и тучные клетки обнаруживают аллерген при помощи специальных рецепторов, а медиаторы воспаления – гистамин, простагландины и лейкотриены – запускают аллергические реакции.

Антитела способны захватывать не только чужеродные клетки, молекулы или частицы, но и клетки организма. В частности, это может происходить, если у молекул организма и у чужеродных молекул есть общие участки. В некоторых случаях это может приводить к запуску иммунного ответа, который будет направлен на здоровые клетки. Так в очень общих чертах выглядит механизм возникновения аутоиммунных заболеваний. Причиной таких недугов служит образование аутоантител – то есть таких антител, которые создают комплекс не с патогенами, а с собственными клетками или молекулами. В результате иммунные реакции, которые спровоцированы аутоантителами, вызывают хронические воспаления при аутоиммунных заболеваниях – системной красной волчанке, рассеянном склерозе, сахарном диабете и I типа, ревматоидном артрите и многих других.

Благодаря способности антител прочно связываться с антигенами, эти белковые молекулы можно использовать для разных видов диагностики, методов исследований, а также для лечения заболеваний.

Схема работы теста на беременность

Взаимодействие антиген-антитело довольно специфично. Антитела находят конкретную мишень, даже если ее окружают другие молекулы, и взаимодействуют только с ней. Эту особенность антител используют для диагностических тестов. Например, для экспресс-тестов на беременность. При беременности в организме женщины активно вырабатывается хорионический гонадотропин – гормон, который начинает выделяться с мочой спустя 12–15 дней после оплодотворения яйцеклетки. На тестовую полоску производители наносят антитела, которые образуют комплекс с этим гормоном. Если женщина беременна, то антитела обнаруживают в моче хорионический гонадотропин и случаях тест на беременность показывает положительный результат. Если этого гормона в моче нет, то на тесте останется только одна полоска. Подобный принцип лежит в основе многих других экспресс-тестов.

В некоторых случаях большое количество антител к определенному антигену в различных биологических жидкостях может свидетельствовать о наличии инфекционного заболевания или возбудителя. Данные о содержании антител в организме используются в диагностике. Например, распространенный анализ – госпитальный скрининг, который позволяет выявить ВИЧ, сифилис, гепатит B и C. Этот тип диагностики включает в себя определение количества антител в сыворотки крови человека ко всем указанным выше возбудителям: вирусу иммунодефицита человека, бактерии бледной трепонемы ( Treponema pallidum ), вызывающей сифилис, вирусов гепатита B и C, при инфицировании которыми происходит разрушение тканей печени.

Антитела активно используются для лечения различных заболеваний, как один из видов иммунотерапии, в том числе и для уничтожения злокачественных опухолей. С их помощью стимулируют иммунный ответ пациента в отношении опухолевых клеток. Для этого вида лечения подходят такие антитела, которые способны «узнавать» специфичные для опухолевых клеток молекулы – опухолевые антигены. Они в больших количествах присутствуют на поверхности больных клеток, и практически отсутствуют на поверхности здоровых. В ходе иммунотерапии к раковым клеткам присоединятся антитела, узнающие опухолевые антигены. Этот процесс служит сигналом для запуска иммунного ответа, в ходе которого опухоль может быть уничтожена.

Ученые используют антитела не только в иммунологических исследованиях и экспериментах. Они также широко применяются в клеточной биологии, физиологии и других областях знаний о живой природе. Поскольку антитела специфично связываются со своими мишенями, это создает возможность отслеживать наличие определенных молекул в тканях и клетках. Если предварительно антителу присвоить какую-либо метку (краситель, коллоидное золото и другие), то с ее помощью можно выявлять присутствие определенных веществ в растворах, тканях и в клетках. Также антитела используют для того, чтобы извлекать отдельные белки из растворов и биологических жидкостей.

Скорее всего, вам с детства знакомо такое явление, как свертывание крови. После ранения поврежденные ткани выбрасывают молекулярные сигналы, запускающие каскад реакций, в результате которых формируются нерастворимые нити из фибрина. Они составляют основу кровяного сгустка. Благодаря этому процессу возможна остановка кровотечения. Похожим образом в крови работает еще один каскад реакций – система комплемента. С его помощью организм избавляется от в том числе и от бактериальных угроз. Система комплемента – часть врожденного иммунитета, реализующая свои функции только при условии последовательных взаимодействий ее компонентов.