Антитела: строение и функции¶

Антитела (иммуноглобулины, Ig) — это крупные белковые молекулы, которые вырабатываются плазматическими клетками (дифференцированными B-лимфоцитами) в ответ на попадание в организм чужеродных агентов (антигенов). Антитела специфически связываются с антигенами, нейтрализуя их и запуская каскад иммунных реакций, направленных на уничтожение патогена. Они являются ключевым эффекторным звеном гуморального иммунитета.

¶Строение антител

Основу молекулы антитела составляет Y-образная структура, состоящая из четырёх полипептидных цепей: двух тяжёлых (H-цепи) и двух лёгких (L-цепи). Цепи соединены между собой дисульфидными мостиками и нековалентными связями.

Каждая цепь состоит из вариабельной (V) и константной (C) областей. Вариабельные области (VH и VL) расположены на N-концах цепей и образуют антигенсвязывающий центр (паратоп). Именно уникальная последовательность аминокислот в вариабельных доменах определяет специфичность антитела — его способность связывать конкретный антиген. Константные области (CH и CL) определяют изотип антитела и его эффекторные функции.

В составе вариабельных доменов выделяют три гипервариабельных участка — CDR-петли (complementarity determining regions), которые непосредственно контактируют с эпитопом антигена. Каркасные участки между CDR обеспечивают стабильность структуры.

При расщеплении ферментом папаином молекула антитела распадается на два Fab-фрагмента (antigen-binding fragment) и один Fc-фрагмент (crystallizable fragment). Fab отвечает за связывание антигена, а Fc — за взаимодействие с рецепторами клеток иммунной системы и компонентами комплемента.

¶Классы иммуноглобулинов

По строению константной области тяжёлой цепи выделяют пять классов антител:

• IgG — основной класс сывороточных антител (около 75–80 %). Проникает через плаценту, обеспечивая пассивный иммунитет новорождённому. Активирует систему комплемента и опсонизирует патогены.
• IgA — секреторный иммуноглобулин, присутствует в слизистых оболочках, слюне, слезах, грудном молоке. Обеспечивает местный иммунитет.
• IgM — пентамер, первым синтезируется при первичном иммунном ответе. Эффективно активирует комплемент.
• IgE — участвует в аллергических реакциях и защите от паразитов. Связывается с рецепторами на тучных клетках и базофилах.
• IgD — выполняет роль рецептора на мембране наивных B-лимфоцитов; его сывороточная функция до конца не выяснена.

¶Функции антител

Основные эффекторные функции антител реализуются через связывание с антигеном и последующее взаимодействие с другими компонентами иммунной системы:

Нейтрализация — антитела блокируют активные центры токсинов, вирусов и бактерий, препятствуя их связыванию с клеточными рецепторами и проникновению внутрь клеток.

Опсонизация — Fc-фрагмент антитела, связанного с антигеном, распознаётся Fc-рецепторами фагоцитов (макрофагов, нейтрофилов), что стимулирует поглощение и уничтожение патогена.

Активация комплемента — IgG и IgM, связанные с антигеном, запускают классический путь активации системы комплемента, что приводит к лизису бактериальных клеток (мембраноатакующий комплекс) и усилению воспалительного ответа.

Антителозависимая клеточная цитотоксичность (ADCC) — NK-клетки распознают антитела на поверхности клеток-мишеней и уничтожают их.

Агглютинация и преципитация — антитела скрещивают антигенные частицы, облегчая их удаление из организма.

¶Механизм образования

Синтез антител происходит в результате сложного процесса, включающего реаранжировку генов иммуноглобулинов (V(D)J-рекомбинацию), которая обеспечивает огромное разнообразие специфичностей (порядка 10¹¹ вариантов). При первичном иммунном ответе сначала вырабатывается IgM, затем происходит переключение классов на IgG, IgA или IgE. При повторном контакте с антигеном формируется вторичный ответ: быстрая продукция большого количества высокоаффинных антител за счёт клеток памяти.

¶Медицинское значение

Антитела широко применяются в диагностике (иммуноферментный анализ, иммуноблоттинг), терапии (моноклональные антитела против онкологических и аутоиммунных заболеваний) и профилактике (вакцинация, пассивная иммунизация сыворотками). Определение уровня антител используется для оценки поствакцинального иммунитета и диагностики инфекционных заболеваний.