Antikūnai (imunoglobulinai): kas tai, kaip veikia ir vaidmuo imunitete

Sužinokite, kas yra antikūnai (imunoglobulinai), kaip jie atpažįsta antigenus, neutralizuoja mikrobus ir stiprina imunitetą — aiškiai, suprantamai ir moksliškai.

Antikūnai (dar vadinami imunoglobulinais) yra dideli Y formos baltymai, kurie gali prilipti prie bakterijų ir virusų paviršiaus. Jų yra stuburinių gyvūnų kraujyje ar kituose kūno skysčiuose. Antikūnai yra pagrindinis adaptyviosios imuninės sistemos elementas.

Antikūnas atpažįsta unikalią svetimo taikinio dalį, vadinamą antigenu. Kiekviename antikūno "Y" galiuke yra struktūra (tarsi spyna), kuri tinka vienai konkrečiai į raktą panašiai antigeno struktūrai. Taip abi struktūros susiejamos tarpusavyje.

Naudodamasis šiuo prisijungimo mechanizmu antikūnas gali pažymėti mikrobą arba užkrėstą ląstelę, kad ją galėtų atakuoti kitos imuninės sistemos dalys, arba tiesiogiai neutralizuoti taikinį. Antikūnų gamyba yra pagrindinė humoralinio imuniteto funkcija.

Kiekvienas antikūnas yra skirtingas. Visi jie sukurti taip, kad atakuotų tik vienos rūšies antigeną (praktiškai tai yra virusas arba bakterija). Pavyzdžiui, antikūnas, skirtas raupams naikinti, negali sunaikinti buboninio maro ar peršalimo ligos.

Nors bendra visų antikūnų struktūra yra labai panaši, ta nedidelė sritis baltymo gale yra labai įvairi. Dėl to egzistuoja milijonai antikūnų su skirtingomis galo struktūromis. Kiekvienas iš šių variantų gali jungtis su skirtingu antigenu. Ši didžiulė antikūnų įvairovė leidžia imuninei sistemai atpažinti tokią pat didelę antigenų įvairovę.

Struktūra ir molekulinės dalys

Antikūnai susideda iš keturių polipeptidinių grandinių: dviejų sunkiųjų (heavy) ir dviejų lengvųjų (light). Šios grandinės sujungtos disulfidinėmis jungtimis ir sudaro Y formą. Kiekvienas antikūnas turi dvi funkcines sritis:

• Fab (fragment antigen binding) – viršutinės "Y" dalys, kurios atpažįsta ir jungiasi prie specifinio antigeno.
• Fc (fragment crystallizable) – stiebo dalis, kuri sąveikauja su imuninėmis ląstelėmis (per Fc receptorius) ir aktyvuoja kitus mechanizmus, pvz., komplementą.

Antikūnų klasės ir jų vaidmenys

Yra kelios pagrindinės imunoglobulinų klasės (izotipai), kiekviena atlieka skirtingas funkcijas:

• IgG – dažniausia kraujyje, gerai neutralizuoja toksinus ir virusus, opsonizuoja bakterijas, aktyvuoja komplementą ir gali kirsti placentą (užtikrina naujagimio pasyvią apsaugą).
• IgM – pirmasis antikūnas, gaminamas iš karto po infekcijos; paprastai pentameras, labai efektyvus aktyvuojant komplementą.
• IgA – daugiausia gleivinėse (pvz., kvėpavimo takuose, žarnyne) ir motinos piene; saugo gleivines nuo kolonizacijos ir infekcijų.
• IgE – dalyvauja alerginėse reakcijose ir kovojant su parazitais; jungiasi prie plazminių lašelių (mast cells) ir bazofilų, sukeldamas išsiskyrimą histamino.
• IgD – randamas ant B limfocitų paviršiaus; jo tikslus vaidmuo nėra pilnai aiškus, bet jis susijęs su B ląstelių aktyvacija.

Kaip antikūnai padeda imuninei sistemai

Antikūnai saugo organizmą keliais būdais:

• Neutralizacija – antikūnai užblokuoja mikrobų ar jų toksinų gebėjimą prilipti prie ląstelių arba patekti į jas.
• Opsonizacija – antikūnai „apmuša“ mikrobą, kad fagocitinės ląstelės (makrofagai, neutrofilai) jį atpažintų ir sunaikintų.
• Komplemento aktyvacija – klasikiniu keliu (ypač per IgM ir IgG) sukeliamas kasetinis baltymų kompleksas, kuris gali liziruoti mikrobus arba palengvinti jų fagocitozę.
• ADCC (antibody-dependent cellular cytotoxicity) – antikūnai užfiksuoja užkrėstas ląsteles, o NK ląstelės per Fc receptorius sukelia tokių ląstelių mirtį.
• Agglutinacija ir precipitacija – antikūnai gali sujungti kelis antigenus ar mikrobus, taip mažindami jų judrumą ir palengvindami pašalinimą.

Kaip susidaro antikūnai

Antikūnų gamyba vyksta B limfocituose. Pagrindiniai etapai:

• Genetinė įvairovė susidaro V(D)J rekombinacijos proceso metu — atsitiktinis genų segmentų sujungimas sukuria daugybę skirtingų antigeno atpažinimo vietų.
• Pretendavusiam B ląsteliui susidūrus su antigenu ir sulaukus pagalbos iš T pagalbinių ląstelių, ji gali diferencijuotis į plazmines ląsteles (intensyviai gamina antikūnus) arba į atminties B ląsteles.
• Germinalinių centrų reakcijoje vyksta somatinė hipermutacija ir atranka, kas didina antikūnų afinitetą (affinity maturation) ir leidžia efektyvesnį atpažinimą.
• Klasių persijungimas (class switching) leidžia vienai pačiai B ląstelei pakeisti antikūno izotipą (pvz., nuo IgM prie IgG), išlaikant antigeno specifiką.

Imunologinė atmintis, skiepai ir pasyvioji apsauga

Skiepai veikia skatindami B ląsteles ir T ląsteles suformuoti atminties imunitetą — po susidūrimo su vakcina organizmas greičiau ir stipriau gamina specifinius antikūnus, jei ateityje susidurs su tikruoju patogenu. Pasyvioji imunitetą suteikia jau pagaminti antikūnai, pavyzdžiui, per motinos pieną (IgA) arba per placentą (IgG) naujagimiui, arba skiriant imunoglobulinų preparatus profilaktikai ar gydymui.

Klinikinė ir terapinė reikšmė

Antikūnai naudojami ne tik organizmo apsaugai, bet ir medicinoje:

• Serologiniai tyrimai — matuojant specifinių antikūnų titrus diagnozuojami infekcijų etapai arba vertinamas imunitetas po skiepų.
• Monokloniniai antikūnai — pažangūs vaistai, skirti vėžiui, autoimuninėms ligoms, imunodeficitams ir infekcijoms gydyti; jie yra projektuojami taip, kad tiksliai taikytųsi į tam tikrus baltymus ar ląsteles.
• Imunodeficitai, autoimuninės ligos ar alergijos gali būti susijusios su antikūnų trūkumais arba pertekliumi; todėl jų tyrimas ir moduliacija yra svarbi diagnostikos bei gydymo dalis.

Santrauka

Antikūnai yra labai specializuoti baltymai, kurie atpažįsta ir neutralizuoja svetimus antigenus. Jie veikia per tiesioginį neutralizavimą, žymėjimą fagocitozei, komplemento aktyvaciją ir kitus mechanizmus. Dėl didžiulės įvairovės, kuri susidaro genetiškai ir tobulinama po kontakto su antigenais, antikūnai leidžia organizmui prisitaikyti ir efektyviai kovoti su labai įvairiomis infekcijomis. Medicinoje jie taip pat naudojami diagnostikai ir terapijai.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra antikūnai?

K: Kaip veikia antikūnai?

K: Kas yra humoralinis imunitetas?

K: Ar visi antikūnai yra skirtingi?

Klausimas: Kaip ši įvairovė padeda mūsų organizmui?

K: Kur randame antikūnų?

Paieška pagal raidę