Антитела. Их взаимодействие с антигеном

Структура и свойства антител. Антитела — это сложные белки (глюкопротеиды), которые образуются в организме тепло­кровных животных в ответ на парентеральное поступление антигена и способные специфически взаимодействовать с этим антигеном. Являются главными эффекторными молекулами гуморального иммунитета у жи­вотных.

Антитела содержатся в гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови и в лимфе (циркулирующие антитела), в молозиве и секретах (секре­тирующие антитела), на поверхности клеток, например эпителия слизистых оболочек (связанные с мембраной антитела).

В настоящее время антитела принято называть иммуноглобулинами. В сумме они составляют около 1/5 массы всех сывороточных белков.

Схематично молекула иммуноглобулинов состоит из четырех поли­пептидных цепей, соединенных между собой дисульфидными мостиками. По молекулярной массе различают две одинаковые легкие цепи

(L-цепи, примерно по 220 аминокислот) и две одинаковые тяжелые цепи (Н-цепи, примерно по 440 аминокислот). В молекуле имеются два антигенсвязывающих участка, в построение которых легкие и тяжелые цепи вносят равный вклад. Антигенные свойства иммуноглобулина определяет «хвосто­вая» область, которая образуется только Н-цепями.

В крови человека обнаруже­ны 5 разных классов иммуно­глобулинов: IgA, IgD, IgE, IgG и IgM. Каждый класс антител имеет Н-цепь соответствующего типа, придающую «хвосту» определенную конформацию. Поскольку иммунная система может специфически реагировать на бесчисленное множество разных антигенов, естественным является вопрос: как возникает такое многообразие антител?

Согласно принятой клонально-селекционной теории клеточная популя­ция иммунной системы неоднородна: имеется столько В-лимфоцитов (точнее, семейств, или клонов В-клеток), сколько имеется типов антител, а число последних соответствует числу возможных антигенов. Иначе говоря, лимфо­циты — это заранее запрограммированные клетки, специфичность которых возникает без участия антигена. Такой отбор ведет к пролиферации отобранных клеток. Все их потомки дают антитела одной специфичности, связывающие только тот антиген, который вызвал их размножение. Отсюда очевидно, что и иммуноглобулины многовариантны. Каждый их класс содержит миллионы разных антител, отличающихся друг от друга антигенсвязывающим участком и амино­кислотной последовательностью.

С точки зрения генетики разнообразие антител — это результат пере­мещений и рекомбинаций в процессе образования генов, ответственных за синтез различных антител.

Для кодирования каждой молекулы антитела используется, по крайней мере, один ген; однако это не значит, что организм должен содержать многие миллионы разных генов для каждого из возможных антител в отдельности. В ядрах клеток просто нет такого количества ДНК.

Таким образом, проблема обра­зования множества специфических антител из области физико-биохими­ческой переходит в область чисто ге­нетическую. Очевидно, что перемеще­ние генов и образование рекомбинантных ДНК— эффективный и вос­производящийся механизм, с помо­щью которого иммуноциты способны вырабатывать антитела против лю­бой макромолекулы, обладающей антигенными свойствами.

Предполагают, что клональная теория справедлива и по отношению к Т-лимфоцитам.

Взаимодействие антиген — анти­тело. Комплиментарные, т. е. взаимно соответствующие друг другу анти­гены и антитела, образуют иммунный комплекс антиген — антитело. Проч­ность таких структур определяется высокой избирательностью и боль­шой площадью взаимодействия на уровне атомных группировок или за­рядов по принципу «ключ — Замок». Взаимодействие осуществляется бла­годаря гидрофобным водородным электростатическим связям и силам Ван-дер-Ваальса. Антиген при этом соединяется своей антигенной детерминантой (см. ниже), антитело — своим активным центром. При избытке анти­генов или антител образуются растворимые комплексы/при их эквивалент­ном соотношении — нерастворимый преципитат.

Антиген, как правило, больше по размерам, чем молекула антитела, поэтому последняя может распознавать только отдельные участки антигена. Эти участки называются детерминантами.

Большинство антигенов имеет на поверхности целый набор различных антигенных детерминант, каждая из которых стимулирует иммунный ответ. Не все они одинаковы по активности: одни более иммуногенны, чем другие, и реакция на них доминирует в общем ответе.

Даже одиночная детерминанта активирует, как правило, разные клоны клеток с поверхностными рецепторами (антителами), которые обладают разным сродством к данной детерминанте. Следовательно, иммунный ответ на большинство антигенов является поликлональным. Вместе с тем образо­вавшиеся антитела могут вступать в реакцию не только с гомологичным антигеном, но и с родственными ему гетерологичными антигенами. На этом принципе основана, в частности, предохранительная противооспенная при­вивка, когда человеку прививают «безобидную» коровью оспу, родственную натуральной ocпe.