...

Immunoglobuliny (Przeciwciała)

Immunoglobuliny (przeciwciała) to wytwarzane przez limfocyty B białka, których główną funkcją jest wiązanie antygenów. Ich produkcja i uwalnianie zachodzi w przebiegu odpowiedzi odpornościowej typu humoralnego. Wyróżnia się pięć klas immunoglobulin, z których każda pełni inną funkcję. Zaburzenia wytwarzania przeciwciał prowadzą do osłabienia odporności i zwiększają ryzyko wystąpienia wielu chorób.

Spis treści:

Immunoglobuliny, zwane także przeciwciałami, to białka wytwarzane przez limfocyty B w przebiegu odpowiedzi odpornościowej typu humoralnego. Ich główną funkcją jest wiązanie antygenów. Odgrywają istotną rolę w obronie organizmu przed zakażeniami bakteryjnymi, wirusowymi i pasożytniczymi. Wyróżnia się pięć klas immunoglobulin, z których każda pełni inną funkcję w mechanizmach odpornościowych. Zaburzenia ich wytwarzania (zarówno niedobór jak i nadmiar) prowadzą do osłabienia odporności i zwiększają ryzyko chorób.

1. Historia odkrycia immunoglobulin

Historia odkrycia immunoglobulin sięga XIX wieku. Nastąpił wtedy silny rozwój alergologii. W 1890 roku Emil Behring i Kitasato Shibasaburo pobrali surowicę od osób po przebytym krztuścu i podali ją chorym pacjentom. Okazało się, że stan chorych poprawił się. W ten sposób powstała immunologia. [1]

Pierwszym immunoglobulinopodobnym polipeptydem było tzw. białko Bence’a Jonesa. Zostało ono wyizolowane w 1945 roku. [6] Kilka lat później Astrid Fagraeus wykazała, że immunoglobuliny są produkowane przez limfocyty B. [2] Natomiast w 1955 roku Niels Jerne stworzył teorię selekcji naturalnej w formowaniu przeciwciał. Opisał znaczenie immunoglobulin w rozwoju odporności, a także wyjaśnił w jaki sposób powstają ich różne warianty. [1]

W drugiej połowie lat 60. XX wieku Teruko i Kimchi Ishizaki pracujący na uniwersytecie w Denver prowadzili badania nad reaginami. W toku swoich prac odkryli, że reaginy cechują się unikalnymi właściwościami, różnymi od dotychczas znanych klas immunoglobulin. Nazwali je immunoglobulinami E. [3]

W 2018 roku amerykański profesor James P. Allison i japoński naukowiec Tasuku Honjo otrzymali Nagrodę Nobla za odkrycie terapii przeciwnowotworowej, w której dochodzi do hamowania negatywnej regulacji immunologicznej. [4]

2. Budowa immunoglobulin

Wszystkie immunoglobuliny mają podobną strukturę. Każda immunoglobulina zbudowana jest z dwóch łańcuchów lekkich (ang. light, L) o masie około 24 kDa i dwóch łańcuchów ciężkich (ang. heavy, H), których masa cząsteczkowa wynosi 55-70 kDa. Łańcuchy te połączone są między sobą mostkami dwusiarczkowymi. Dzięki charakterystycznemu pofałdowaniu tworzą trójwymiarowe kuliste struktury, zwane domenami. Każda domena zawiera od 120 do 130 reszt aminokwasowych i siedem pętli o strukturze beta harmonijki. W łańcuchach lekkich występują dwie domeny, zaś w ciężkich – cztery lub pięć. Struktura przestrzenna każdej domeny stabilizowana jest przez wiązanie dwusiarczkowe wewnątrzłańcuchowe. Poszczególne domeny oddzielone są od siebie słabo pofałdowanymi odcinkami łańcucha polipeptydowego. [5]

Immunoglobuliny różnią się od siebie strukturą domen zawierających wolne grupy aminowe. Są to obszary o zmiennej sekwencji aminokwasów. Warunkują one funkcje i swoistość reakcji przeciwciał z określonymi antygenami. Niejako nakierowują cząsteczkę przeciwciała na określone determinanty antygenowe. Natomiast obszary o stałej sekwencji aminokwasów są odpowiedzialne za aktywność biologiczną przeciwciał i modulują ich reakcje z receptorami komórkowymi lub czynnikami humoralnymi. Warunkują również właściwości serologiczne przeciwciał w reakcjach z antygenami wewnątrzustrojowymi lub infekcyjnymi. [5]

3. Powstawanie i degradacja immunoglobulin

Immunoglobuliny są produkowane przez aktywowane limfocyty B (komórki plazmatyczne), a następnie wydzielane do krwi i płynów ustrojowych. Powstają w odpowiedzi na wnikające do organizmu antygeny infekcyjne (bakterie, wirusy, grzyby, pasożyty zwierzęce) lub nieinfekcyjne (obce erytrocyty lub surowice, białka zawarte w pokarmie bądź składniki leków). [5]

Degradacja immunoglobulin zachodzi pod wpływem enzymów, głównie papainy, w związku z czym powstają dwa fragmenty wiążące antygen (ang. fragment, antigen-binding, Fab) oraz jeden fragment skrystalizowany (ang. crystallizable fragment, Fc). Miejsce cięcia łańcucha znajduje się powyżej regionu zawiasowego. [7]

4. Rodzaje immunoglobulin

U człowieka wyodrębniono pięć klas immunoglobulin. Są to:

  • immunoglobulina A (IgA)
  • immunoglobulina D (IgD)
  • immunoglobulina E (IgE)
  • immunoglobulina G (IgG)
  • immunoglobulina M (IgM) [5]

4.1. Immunoglobulina A

Immunoglobulina A w organizmie człowieka występuje zarówno w postaci dimerów, jak i monomerów. Okres półtrwania IgA w surowicy krwi jest krótki i wynosi około 4-7 dni. Jej największe ilości znajdują się w surowicy krwi i w wydzielinach śluzowo-surowiczych na powierzchni błon śluzowych (takich jak siara, ślina, łzy, wydzieliny nosa i gardła, oskrzeli, jelit, dróg moczowo-płciowych). Immunoglobulina A stanowi pierwszą linię obrony organizmu przed niekorzystnym wpływem czynników zewnętrznych. Utrudnia wnikanie patogenów do wnętrza organizmu i eliminuje ich działanie. [8]

Głównym zaburzeniem wytwarzania immunoglobuliny A jest selektywny niedobór IgA (IgAD). Jest to najczęściej występująca pierwotna utrata odporności. Stanowi około 12% wszystkich niedoborów przeciwciał. Dysfunkcje syntezy IgA spowodowane są zaburzeniami różnicowania limfocytów B IgA+ do plazmocytów. Najczęściej IgAD mają łagodny przebieg. Do widocznych objawów należą m.in. nawracające wirusowe zakażenia dróg oddechowych i dróg moczowych, zapalenie uszu, błony śluzowej nosa, gardła i spojówek oraz zapalenie oskrzeli i płuc. Immunoglobulina A bierze udział w patomechanizmie alergii i chorób autoimmunologicznych. Dodatkowo niedobór IgA zwiększa ryzyko i nasila przebieg zakażeń rotawirusowych. [8]

4.2. Immunoglobulina D

Immunoglobuliny D to przeciwciała o masie cząsteczkowej 185 kDa i monomerycznej budowie. Stanowią mniej niż 1% immunoglobulin zawartych we krwi. Występują na dziewiczych limfocytach B oraz w mniejszych ilościach w osoczu. Są najsłabiej poznanymi immunoglobulinami. [7] Immunoglobuliny D wiążą antygeny bakteryjne i wirusowe chroniąc tym samym organizm przed rozwojem infekcji. [16]

4.3. Immunoglobulina E

Immunoglobuliny E to białka o masie 190 kDa o monomerycznej budowie, występujące w surowicy krwi. [9] Stanowią mniej niż 0.001% wszystkich immunoglobulin. Czas półtrwania IgE w surowicy jest krótki i wynosi 1-5 dni. [10] Immunoglobuliny E działają poprzez łączenie się z receptorami błonowymi. Istnieją dwa receptory wiążące IgE: receptor o wysokim powinowactwie (FceRI) i receptor o niskim powinowactwie (FceRII; CD23). [11] Blisko 50% całej puli przeciwciał IgE znajduje się w przestrzeni pozanaczyniowej, dlatego badanie stężenia IgE we krwi nie jest miarodajne. [9]

Immunoglobuliny E indukują wydzielanie histaminy przez bazofile i eozynofile. Biorą udział w obronie przeciwpasożytniczej organizmu. Stężenie IgE w surowicy krwi krwi wzrasta w zakażeniach wirusem Epsteina-Barra i bakterią Helicobacter pylori, w chorobie Hodgkina, w szpiczaku immunoglobulino zależnym i w raku płuc. Do pierwotnych niedoborów odporności związanych z zaburzeniami wytwarzania immunoglobuliny E należą:

  • zespół hiper-IgE (hyperimmunoglobulin E syndrome, HIES), znany również pod nazwami zespół Hioba czy hipergammaglobulinemia typu E
  • zespół Wiskotta-Aldricha
  • zespół DiGeorge’a
  • zespół Comel-Nethertona [11]

Immunoglobulina E bierze udział w patomechanizmie atopowego zapalenia skóry oraz skórnych schorzeń o podłożu autoimmunologicznym (łuszczycy, łysienia plackowatego i bielactwa). Spowodowane jest to przyłączaniem się przeciwciał IgE do komórek tucznych w skórze, co prowadzi do degranulacji mastocytów. W efekcie pojawia się reakcja zapalna skóry z zaczerwienieniem i obrzękiem. Podwyższone stężenie IgE jest również czynnikiem ryzyka alergii pokarmowych i astmy. [11]

4.4. Immunoglobulina G

Przeciwciała IgG stanowią blisko 75% wszystkich immunoglobulin osocza i mają najdłuższy okres półtrwania. Wyróżnia się cztery ich podklasy: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4. [12]

Immunoglobuliny G1 pojawiają się jako pierwsze w odpowiedzi na zakażenie. Wraz z immunoglobulinami G2 biorą udział w aktywacji układu dopełniacza. Wiążą również białka A gronkowca złocistego oraz białka G pochodzące z paciorkowców. Immunoglobuliny G3 silnie łączą się z elementami układu dopełniacza, lecz mają znikomy wpływ na jego aktywację. Wiążą białka G paciorkowców. Natomiast immunoglobuliny G4 pojawiają się w późniejszych fazach odpowiedzi odpornościowej. Nie aktywują układu dopełniacza. [13]

Immunoglobuliny G biorą udział w cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał (ADCC), w fagocytozie zależnej od przeciwciał (ADCP) oraz w cytotoksyczności zależnej od układu dopełniacza (CDC). [12] Uczestniczą w patomechanizmie chorób autoimmunologicznych, m.in. reumatoidalnego zapalenia stawów (RZS). [14]

4.5. Immunoglobulina M

Immunoglobuliny M są pentamerami o kształcie płatka śniegu. Nie zawierają podklas. Biorą udział w kształtowaniu odpowiedzi odpornościowej pierwotnej. Ich ilość wzrasta w obecności antygenów gasiczoniezależnych. Są immunoglobulinami pierwszego rzutu. Uczestniczą bowiem w eliminacji patogenów, zanim zostaną wyprodukowane wystarczające ilości IgG i IgM. Występują we krwi i w wydzielinach gruczołów oraz w niektórych narządach (śledziona, płuca). [15]

Immunoglobuliny M działają poprzez swoiste dla siebie receptory. Biorą udział w utrzymaniu odpowiedniej ilości limfocytów B. Są odpowiedzialne za usuwanie ciałek apoptotycznych z organizmu. Chronią przed infekcjami bakteryjnymi, wirusowymi, grzybiczymi i pasożytniczymi. Zaburzenia ich produkcji odgrywają znaczącą rolę w procesach zapalnych i w rozwoju miażdżycy. [15]

Bibliografia

  1. Kaufmann S.H. Immunology’s foundation: the 100-year anniversary of the Nobel Prize to Paul Ehrlich and Elie Metchnikoff. Nat. Immunol. 2008.
  2. Arthur M. Silverstein: A history of immunology. Wyd. Academic Press. 2009.
  3. Kruszewski R. Odkrycie IgE – 40 lat później. Alergia. 2007.
  4. https://poprostunauka.cm-uj.krakow.pl/nowa-metoda-walki-z-rakiem-nagroda-nobla-w-dziedzinie-medycyny-2018/ (dostęp: 24.06.2024)
  5. Rudnicka W. Budowa immunoglobulin. Kosmos. 1992.
  6. Black C. A. A brief history of the discovery of the immunoglobulins and the origin of the modern immunoglobulin nomenclature. Immunol. Cell. Biol. 1997.
  7. Ptak W., Ptak M. Podstawy immunologii. Wyd. UJ. 2000.
  8. Lewandowicz-Uszyńska A. et al. Niedobór IgA – czy należy się go obawiać? Ped. Dypl. 2013.
  9. Prussin C., Metcalfe D. D. IgE, mast cells, basophils, and eosinophils. J. Allergy Clin. Immunol. 2003.
  10. Mak T. W., Sanders M. E. The Immune response. Basic and principles. Wyd. Elsevier Academic Press. 2006.
  11. Nowicka U. Choroby i stany przebiegające z podwyższonym stężeniem Immunoglobuliny E w surowicy. Pneumonol. Alergol. Pol. 2009.
  12. Kozłowska K. et al. Glikozylacja IgG w chorobach autoimmunizacyjnych. Post. Hig. Med. Dośw. 2018.
  13. Larski Z., Truszczyński M. Zarys Mikrobiologii Weterynaryjnej. Wyd. ART. 1992.
  14. Gińdzieńska-Sieśkiewicz E. et al. Zaburzenia glikozylacji immunoglobuliny G w przebiegu reumatoidalnego zapalenia stawów. Post. Hig. Med. Dośw. 2005.
  15. Adamiak M., Tokarz-Deptuła B., Deptuła W. Sekrecyjna immunoglobulina klasy M (SIgM). Kosmos. 2013.
  16. Karabin K. Immunoglobulina typu D (IgD). Por. Zdr. 2019.
Wesprzyj nas, jeśli uważasz, że robimy dobrą robotę!

Nieustannie pracujemy nad tym, żeby dostępne u nas treści były jak najlepszej jakości. Nasi czytelnicy mają w pełni darmowy dostęp do ponad 300 artykułów encyklopedycznych oraz ponad 700 tekstów blogowych. Przygotowanie tych materiałów wymaga jednak od nas dużo zaangażowania oraz pracy. Dlatego też jesteśmy wdzięczni za każde wsparcie członków naszej społeczności, ponieważ to dzięki Wam możemy się rozwijać i upowszechniać rzetelne informacje.

Przekaż wsparcie dla NeuroExpert.