Структура и функции иммуноглобулинов

Иммуноглобулины (антитела) представляют собой гликопротеины класса γ-глобулинов, выполняющие ключевую роль в гуморальном звене иммунитета. Их молекула имеет Y-образную форму, состоящую из двух идентичных тяжёлых (H) цепей и двух идентичных лёгких (L) цепей, соединённых дисульфидными мостиками. Каждая цепь содержит постоянные (C) и вариабельные (V) участки. Вариабельные участки формируют специфические антиген-связывающие области (Fab), определяющие антигенную специфичность. Постоянные участки тяжёлых цепей формируют Fc-фрагмент, ответственный за взаимодействие с клеточными рецепторами и компонентами системы комплемента.

Гликозилирование Fc-фрагмента обеспечивает структурную стабильность и влияет на эффекторы функции антител. В зависимости от структуры тяжёлых цепей различают пять основных классов иммуноглобулинов человека: IgG, IgA, IgM, IgE, IgD. Каждый класс обладает специфическими биохимическими и иммунологическими свойствами, определяющими их функциональную роль в иммунной системе.

Функциональные свойства классов иммуноглобулинов

• IgG — наиболее распространённый класс антител в сыворотке крови. Обеспечивает долгосрочную защиту, участвует в опсонизации, активации комплемента и пассивной иммунизации плода через плаценту. Существует четыре подкласса IgG (IgG1–IgG4), различающиеся по способности активировать комплемент и связываться с Fc-рецепторами.
• IgA — основное антитело слизистых оболочек. Секреторная форма (sIgA) защищает дыхательные, пищеварительные и урогенитальные тракты, предотвращая адгезию патогенов к эпителию. IgA формирует димеры, соединённые J-цепью.
• IgM — первый класс антител, синтезируемый в ранней фазе иммунного ответа. Образует пентамерные структуры, что увеличивает авидность связывания с антигеном. Эффективно активирует комплемент.
• IgE — ключевой медиатор аллергических реакций и защиты от паразитарных инфекций. Связывается с Fcε-рецепторами на тучных клетках и базофилах, вызывая дегрануляцию и высвобождение гистамина.
• IgD — локализован преимущественно на поверхности незрелых B-лимфоцитов, участвует в их активации и модуляции адаптивного иммунного ответа.

Механизмы антиген-антитело взаимодействия

Связывание антител с антигеном определяется структурой вариабельных областей Fab. Ключевую роль играют комплементарные детерминанты антигена (эпитопы), которые могут быть линейными или конформационными. Высокоспецифичное взаимодействие достигается за счёт сочетания водородных связей, ионных взаимодействий, гидрофобных эффектов и ван-дер-ваальсовых сил.

Эффекторные функции иммуноглобулинов

Fc-фрагмент обеспечивает опосредование эффекторных функций:

• Оpsonизация — метка для фагоцитов, повышающая фагоцитоз патогенов.
• Активация комплемента — классический путь IgM и IgG, вызывающий лизис клеток.
• Антиген-зависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность (ADCC) — взаимодействие Fc с NK-клетками, макрофагами, вызывающее уничтожение инфицированных клеток.
• Транспорт антител через эпителий и плаценту — FcRn-опосредованная трансцелюлярная транспортировка IgG, секреция sIgA на слизистые поверхности.

Молекулярная вариабельность и гипermutация

Иммуноглобулины демонстрируют чрезвычайно высокую вариабельность благодаря генетической рекомбинации V(D)J сегментов, а также процессам соматической гипermutации и класс-скичинг репертуара антител. Это обеспечивает адаптивной иммунной системе способность распознавать практически любые антигены, формируя специфический и долговременный иммунитет.

Клиническое значение

Изменения уровня и структуры иммуноглобулинов служат диагностическим и прогностическим маркером ряда заболеваний: иммунодефицитов, аутоиммунных патологий, аллергических состояний и инфекционных процессов. Таргетная терапия антителами (моноклональные антитела) основана на точной селекции Fab-участков и модификации Fc-фрагмента для усиления эффекторных функций, минимизации иммунотоксичности и увеличения периода полужизни.