Иммуноглобулины (Ig), также известные как антитела, представляют собой молекулы гликопротеинов (особые белковые соединения, содержащиеся в плазме крови). Они – важная часть иммунной системы, задача которой – защищать организм от инфекций и других инородных веществ. В нашем организме, как и в организмах позвоночных животных, иммуноглобулины содержатся в крови и в некоторых секреторных жидкостях. Антитела помогают организму идентифицировать и уничтожать посторонние вредоносные элементы. Обычно иммуноглобулины вырабатываются как ответ на контакт с антигенами, например, бактериями или вирусами. Иногда иммуноглобулины продуцируются после контакта с собственными тканями организма, называемыми аутоантигенами. Дефицит или избыток антител может быть признаком различных патологий, поэтому определение их количества в крови является важной частью при диагностике многих заболеваний. Кроме того, современные достижения в биомедицине позволяют использовать синтетические антитела в лечении некоторых заболеваний.

Иммуноглобулины – это симметричные Y-образные молекулы, состоящие из двух тяжелых длинных цепочек (Н) и двух коротких легких (L). Цепи соединены друг с другом либо дисульфидными (SS), либо водородными связями. Каждый иммуноглобулин можно условно разделить на две части: константную (C) и вариабельную (V). В то время как С-часть определяет активность антитела, то V-область необходима для связывания со специфическими антигенами (то есть специфическими белками, которые сигнализируют о присутствии в организме конкретной бактерии, вируса или другого чужеродного объекта). Структура и роль С-части идентична для всех видов антител. Этот участок можно образно назвать мозговым центром иммуноглобулина. Именно он контролирует, насколько эффективно антитело выполняет свою функцию. V-область у разных видов антител отличается. Благодаря этой вариабельности антитела могут распознавать и связываться с разными видами чужеродных тел в организме. То есть для каждого вида «чужака» существует свой иммуноглобулин со специфической структурой V-области. Иными словами, каждое антитело подходит к антигену по принципу ключа и замка, а в сочетании друг с другом образуют так называемые иммунные комплексы. Но также антитела способны проявлять гибкость в сочетании с «чужаками», благодаря чему с легкостью адаптироваться к различным антигенам. Однако эта способность иммуноглобулинов иногда провоцирует у человека перекрестные аллергические реакции – когда иммунитет человека с аллергией не может различать аллергены. Например, человек с аллергией на цветочную пыльцу из-за неправильной работы иммуноглобулинов может также реагировать на сырые фрукты и овощи.

В человеческом организме иммуноглобулины представлены в двух формах: растворимые (продуцируются плазматическими клетками); связанные с наружной мембраной B-лимфоцитов, они же – рецепторные антитела. Кроме того, существуют разные классы и подклассы (изотопы) иммуноглобулинов. Они различаются по своим биологическим особенностям, структуре и нацеленности на «мишени». На основе различий в структуре тяжелых цепей было выделено несколько классов антител. Каждый из них отличается функциями и ответными реакциями. У плацентарных млекопитающих, и в том числе человека, было идентифицировано 5 основных классов антител: IgA, IgD, IgE, IgG и IgM. В человеческой крови содержатся только три из них – IgA, IgG и IgM. Но остальные, по мнению специалистов, являются не менее полезными для поддержания иммунной системы. Все они различаются между собой по типу тяжелой цепи. К примеру, для молекул IgG свойственны гамма-цепи, IgM имеют мю-цепи, IgA – альфа-цепи, IgE отличаются наличием цепей типа эпсилон, а IgD – обладатели дельта-цепей. Эти различия позволяют иммуноглобулинам участвовать в различных типах и на разных стадиях иммунных ответов. Кроме основных классов иммуноглобулинов существует несколько подклассов. Разница между ними основана на незначительных отличиях в типе тяжелых цепей каждого класса. В человеческом организме встречаются 4 подкласса антител. Нумерация соответствует порядку уменьшения их концентрации в сыворотке. Так, антитела IgG и IgA дополнительно группируют на подклассы IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, а также IgA1 и IgA2. Большинство антител (IgG, IgD, IgE) в организме представлены в форме мономера (одной молекулы). Исключение составляет антитело класса А, которое также встречается в форме димера, и IgМ, образующий форму снежинки (пентамер).

Около 15% антител, содержащихся в организме здорового человека, это иммуноглобулины типа IgA. В наших телах могут присутствовать два подкласса IgA – IgA1 и IgA2. Они различаются молекулярной массой тяжелых цепей и концентрацией в сыворотке. Кстати, в сыворотке IgA представлен в основном как мономер (состоит из одной молекулы). В секреторных жидкостях иммуноглобулин присутствует в виде димера, связанного с пептидом. Большинство IgA в организме – это димеры. Они присутствуют в большинстве секреторных жидкостей, включая слизистые оболочки дыхательных и мочеполовых путей, ЖКТ, а также слюну, слезы, молозиво и молоко у женщин. Поскольку IgA присутствует на слизистых оболочках пищеварительной системы, где он может подвергаться воздействию ферментов, в составе этого антитела есть специальный компонент, который защищает молекулу от преждевременного разрушения.

Иммуноглобулины класса A, как правило, не являются специфическими с точки зрения «подстраивания» под определенный тип чужеродных тел. Обычно антитела из этой группы присутствуют в уязвимых местах организма или на участках, где микробы могут легко проникнуть внутрь. Иммуноглобулины класса A обеспечивают местный гуморальный иммунитет. Это связано с его свойствами предотвращать проникновение патогенов через эпителиальные поверхности. Из-за обилия IgA в секрете слизистых оболочек (слюна, слезы) он защищает организм от некоторых локальных инфекций. Основная функция иммуноглобулинов этого класса состоит не в разрушении антигенов, а в предотвращении проникновения посторонних веществ в систему кровообращения. Сами по себе IgA довольно слабые и не способны самостоятельно разрушать бактерии. Поэтому они всегда работают вместе с лизоцимами – ферментами, которые также присутствуют в секреторных жидкостях и могут разрушать бактерии. Если концентрация иммуноглобулинов класса IgA в организме нарушается, человек часто страдает инфекционными заболеваниями дыхательных путей и почечными болезнями, в том числе нефропатией. Люди, в чьих организмах не хватает IgA, более склонны к аутоиммунным расстройствам, таким как ревматоидный артрит, волчанка, аллергия и астма. К снижению количества IgA могут привести разные заболевания. Одно из таких – гонорея. Бактерии, вызывающие гонорею, продуцируют фермент, который расщепляет антитело IgA на две части: Fc и Fab. Что интересно, Fab все еще может находить опасные для организма бактерии, но без взаимодействия с Fc он не способен противостоять им.

КЛАСС IGD Иммуноглобулины класса D в теле человека представлены в очень маленьком количестве и составляют примерно 0,2% от всех антител. Известно, что IgD прикрепляется к поверхности некоторых В-лимфоцитов как рецептор В-клеток. Тем не менее его функции в человеческом организме на сегодня до конца еще не изучены. Есть мнение, что именно IgD является причиной аллергии на пенициллин. Также иногда он может активизироваться после контакта с безвредными белками крови, тем самым вызывая в организме аутоиммунные реакции. КЛАСС IGE Иммуноглобулин IgE, как и IgD, в сыворотке встречается в гораздо меньших количествах, нежели другие классы антител. IgE защищает от проникновения паразитов, а также отвечает за аллергические реакции. IgE содержится в плазме крови. Из всех сывороточных антител на долю этого приходится только 0,002%. Но это не мешает ему выполнять жизненно важную роль для человека. Иммуноглобулины этой группы связываются с поверхностью базофилов и тучных клеток. Дальше к ним присоединяется антиген, что в свою очередь ведет к выбросу в кровоток веществ-модераторов воспалительной реакции.

То есть IgE управляет аллергическими реакциями. Когда антигены, такие как пыльца, ядовитые вещества, споры грибов, пылевые клещи или перхоть домашних животных связываются с IgE, в организме высвобождаются такие вещества, как гепарин, гистамин, протеолитические ферменты, лейкотриены и цитокины. Это ведет к расширению сосудов и повышению их проницаемости. В результате этого опасные вещества могут проникнуть в капилляры, а затем и в ближайшие ткани, вследствие чего появляются характерные для аллергической реакции симптомы. Кстати, большинство типичных аллергических реакций в виде чихания, кашля, слезотечения и повышенного выделения слизи как раз таки способствует выведению из организма оставшихся аллергенов. Исследования показали, что такие расстройства, как астма, ринит, экзема, крапивница и дерматит вызывают повышение уровня IgE. Антитела Е-типа также активно продуцируются в ответ на присутствие в организме червей-паразитов (гельминтов), персистирующих инфекций (герпесвирусы, атипичные микроорганизмы) и некоторых членистоногих (например, вшей). Кроме того, IgE играет косвенную роль в иммунном ответе, стимулируя другие иммунные компоненты к действию. Также он может защищать поверхности слизистых оболочек, вызывая, в случае опасности, воспалительные реакции. Патологически низкий уровень антител класса IgE может возникать на фоне редкого генетического заболевания, сопровождающегося нарушением координации мышц (атаксия телеангиэктазия). КЛАСС IGG Иммуноглобулины класса G являются доминирующими в человеческом организме. На их долю приходится 75% всех антител. Частично это связано с длительным периодом полураспада: от 7 до 23 дней (зависимо от подкласса). Кроме того, они могут сохраняться в крови в течение нескольких десятков лет после контакта с антигеном.

Существуют 4 подкласса IgG: IgG1 составляет от 60 до 65% от общего количества иммуноглобулина этого класса. Его дефицит обычно является признаком гипогаммаглобулинемии (дефицит плазматических клеток). IgG2 – второй по распространенности изотоп, составляет 20-25% от общего количества IgG. «Взрослые» концентрации антитела обычно появляются к 6-7-летнему возрасту. Дефицит IgG2 связывают с рецидивирующими инфекциями дыхательных путей. IgG3 занимает от 5 до 10% от общего IgG. Играет основную роль в иммунных реакциях против белковых или полипептидных антигенов. IgG4 составляет до 4% в общей доле IgG. Раньше IgG4 связывали только с пищевой аллергией, но недавние исследования показали, что повышение IgG4 в сыворотке бывает у пациентов, страдающих склерозирующим панкреатитом, холангитом и интерстициальной пневмонией. Тем не менее точная роль IgG4 до сих пор неизвестна. IgG играет ключевую роль в гуморальном иммунном ответе. Это основной иммуноглобулин, содержащийся в крови, а также в лимфатической, спинномозговой и брюшной жидкостях. Способность оставаться в организме в течение длительного времени делает его наиболее полезным антителом для пассивной иммунизации. Это единственное антитело, способное проникать через плаценту матери и попадать в кровообращение плода, обеспечивая послеродовую защиту для новорожденного в течение первых месяцев его жизни. Главные функции IgG: усиление фагоцитоза в макрофагах и нейтрофилах; нейтрализация токсинов; инактивация вирусов; уничтожение бактерий.